Nghiên Cứu Xác Lập Cơ Sở Khoa Học Thành Lập Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình Phục Vụ Mục Đích Quân Sự

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học thành lập dữ liệu bản đồ địa hình phục vụ mục đích quân sự từ cơ, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Nguyễn Thị Lan Phương
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Vọng Thành
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Trắc Địa – Bản Đồ
• Đề tài: Nghiên Cứu Xác Lập Cơ Sở Khoa Học Thành Lập Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình Phục Vụ Mục Đích Quân Sự Từ Cơ Sở Dữ Liệu Nền Địa Lý Và Ảnh Viễn Thám
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ CẬP NHẬT CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
• 1.1. Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ
• 1.2. Tình hình cập nhật cơ sở dữ liệu từ ảnh viễn thám
• 1.3. Quản lý và chia sẻ dữ liệu quân sự
• 1.4. Những vấn đề được giải quyết trong luận án
• 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ
• 2.1. Khái niệm cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự của Việt Nam
• 2.2. Khái quát lý thuyết nền trong xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu bản đồ
• 2.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu
• 2.4. Cập nhật cơ sở dữ liệu bằng ảnh viễn thám
• 3. GIẢI PHÁP KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ
• 3.1. Lựa chọn công nghệ
• 3.2. Quy trình công nghệ
• 3.3. Chuyển đổi, chuẩn hóa dữ liệu và bổ sung cấu trúc dữ liệu
• 3.4. Tổng quát hóa trong xây dựng cơ sở dữ liệu dẫn xuất
• 3.5. Trình bày bản đồ các tỷ lệ
• 3.6. Bộ quy tắc trình bày tự động
• 3.7. Cập nhật cơ sở dữ liệu bằng ảnh viễn thám
• 3.8. Nguyên tắc nhận dạng đối tượng bằng mã hóa trong cơ sở dữ liệu
• 3.9. Xây dựng phần mềm quản lý, chia sẻ và khai thác cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự
• 4. THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁP KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG VÀ CẬP NHẬT CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH QUÂN SỰ
• 4.1. Xây dựng công cụ tổng quát hóa tự động CSDL các tỷ lệ 1:25.000 từ CSDL tỷ lệ 1:10
• 4.2. Xây dựng Bộ quy tắc trình bày bản đồ địa hình quân sự tỷ lệ 1:10.000 từ CSDL nền địa lý quân sự tỷ lệ 1:10
• 4.3. Xây dựng các mẫu CSDL và trình bày bản đồ cho các dạng địa hình đặc trưng
• 4.4. Chiết tách đối tượng địa lý từ ảnh viễn thám VNREDSAT-1
• 4.5. Thử nghiệm tổng hợp các giải pháp cho một khu vực
• 4.6. Tổ chức nội dung thông tin bản đồ trong phần mềm quản lý, chia sẻ và khai thác cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1: Phân tích quan hệ không gian giữa các đối tượng trước và sau TQH
• Phụ lục 2: Phân loại cấp độ quan trọng của đối tượng trong làm giàu dữ liệu
• Phụ lục 3: Các kết quả nghiên cứu liên quan đến xây dựng công cụ TQH tự động
• Phụ lục 4: Mẫu biểu thị các dạng địa hình đặc trưng theo Bộ quy tắc trình bày tự động các tỷ lệ
• Phụ lục 5: Thống kê số đối tượng trước và sau TQH từ tỷ lệ 1:10
• Phụ lục 6: Bảng thống kê số đối tượng bản đồ trình bày tự động cho bản đồ tỷ lệ 1:25.000 khu vực thử nghiệm
• Phụ lục 7: Bảng thống kê các lỗi dữ liệu cần được chuẩn hóa trước và sau TQH
• Phụ lục 8: Giới thiệu một số tính năng chính của phần mềm quản lý, chia sẻ dữ liệu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình Quân Sự

Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự từ ảnh viễn thám là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học địa lý và quân sự. Việc này không chỉ giúp nâng cao khả năng quản lý thông tin địa lý mà còn hỗ trợ cho các hoạt động quân sự hiệu quả hơn. Cơ sở dữ liệu này cung cấp thông tin chi tiết về địa hình, giúp các nhà lãnh đạo quân sự đưa ra quyết định chính xác hơn trong các tình huống khẩn cấp.

1.1. Khái niệm về Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình

Cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự là tập hợp các thông tin địa lý được tổ chức và lưu trữ một cách có hệ thống. Nó bao gồm các dữ liệu về địa hình, mục tiêu quân sự và các yếu tố khác ảnh hưởng đến hoạt động quân sự.

1.2. Tầm quan trọng của Ảnh Viễn Thám trong Nghiên Cứu

Ảnh viễn thám cung cấp thông tin chi tiết và chính xác về địa hình, giúp cập nhật cơ sở dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Công nghệ này cho phép thu thập dữ liệu từ xa, giảm thiểu chi phí và thời gian.

II. Những Thách Thức trong Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự gặp phải nhiều thách thức, từ việc thu thập dữ liệu đến việc xử lý và cập nhật thông tin. Những thách thức này cần được giải quyết để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu.

2.1. Khó khăn trong Việc Thu Thập Dữ Liệu

Việc thu thập dữ liệu địa lý từ các nguồn khác nhau có thể gặp khó khăn do sự không đồng nhất trong định dạng và chất lượng dữ liệu. Điều này đòi hỏi phải có các phương pháp chuẩn hóa hiệu quả.

2.2. Vấn đề Cập Nhật Dữ Liệu Thường Xuyên

Cập nhật dữ liệu địa lý thường xuyên là một thách thức lớn, đặc biệt là trong bối cảnh các đối tượng địa lý có thể thay đổi nhanh chóng. Cần có các giải pháp công nghệ để tự động hóa quá trình này.

III. Phương Pháp Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình Quân Sự

Để xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng công nghệ GIS, ảnh viễn thám và các công cụ phân tích không gian.

3.1. Ứng Dụng Công Nghệ GIS trong Xây Dựng CSDL

Công nghệ GIS cho phép tổ chức và phân tích dữ liệu địa lý một cách hiệu quả. Nó giúp tạo ra các bản đồ số chính xác và dễ dàng cập nhật.

3.2. Quy Trình Xử Lý Ảnh Viễn Thám

Quy trình xử lý ảnh viễn thám bao gồm các bước như thu thập, phân tích và chiết tách thông tin địa lý. Điều này giúp đảm bảo rằng dữ liệu được cập nhật kịp thời và chính xác.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình Quân Sự

Cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các hoạt động quân sự. Nó hỗ trợ trong việc lập kế hoạch, điều phối và thực hiện các chiến dịch quân sự hiệu quả.

4.1. Hỗ Trợ Quyết Định Chiến Lược

Dữ liệu địa lý chính xác giúp các nhà lãnh đạo quân sự đưa ra quyết định chiến lược tốt hơn, từ việc lựa chọn địa điểm triển khai đến việc phân bổ nguồn lực.

4.2. Tăng Cường An Ninh Quốc Gia

Cơ sở dữ liệu này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an ninh quốc gia, giúp phát hiện và ứng phó kịp thời với các mối đe dọa từ bên ngoài.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Cơ Sở Dữ Liệu Bản Đồ Địa Hình

Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự từ ảnh viễn thám là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Tương lai của nghiên cứu này sẽ phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ và khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

5.1. Triển Vọng Phát Triển Công Nghệ

Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự.

5.2. Tăng Cường Hợp Tác Quốc Tế

Hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển công nghệ sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học thành lập dữ liệu bản đồ địa hình phục vụ mục đích quân sự từ cơ sở dữ liệu nền địa lý và ảnh viễn thám" do nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Lan Phương thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội (năm 2014), thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ (mã số 62520503), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Vọng Thành và TS. Vũ Văn Chất.

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                    TỔNG QUAN HỒ SƠ LUẬN ÁN                                        |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------------------+
| Tác giả & Đơn vị đào tạo | NCS. Nguyễn Thị Lan Phương — Trường Đại học Mỏ - Địa chất              |
| Chuyên ngành & Mã số     | Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ — Mã số: 62520503                           |
| Người hướng dẫn khoa học | 1. TS. Phạm Vọng Thành; 2. TS. Vũ Văn Chất                              |
| Năm hoàn thành           | 2014                                                                    |
| Phương pháp tiếp cận     | Hỗn hợp (Kỹ thuật GIS, công nghệ bản đồ số, xử lý ảnh viễn thám)       |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------------------+

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bản đồ địa hình phục vụ mục đích quân sự (bản đồ địa hình quân sự) tại Việt Nam trước thời điểm nghiên cứu chủ yếu được thành lập bằng các phần mềm đồ họa thuần túy (như MicroStation, AutoCAD). Một số sản phẩm tiếp cận công nghệ Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) nhưng còn bộc lộ nhiều hạn chế về mặt quản lý dữ liệu, chuẩn hóa cấu trúc và khả năng tích hợp. Khi triển khai cài đặt dữ liệu trên các khí tài, thiết bị quân sự nhằm phục vụ định vị, dẫn đường và tác chiến, hệ thống bộc lộ bất cập lớn do thiếu tính đồng bộ và khó chuyển đổi định dạng.

Xu hướng quốc tế cho thấy việc tận dụng Cơ sở dữ liệu (CSDL) nền địa lý quốc gia đa mục đích để dẫn xuất ra các CSDL chuyên dụng (bao gồm Quốc phòng – An ninh) là giải pháp tối ưu. Tuy nhiên, CSDL phục vụ quân sự có hai điểm khác biệt cốt lõi:

1. Hệ thống phân loại và mã hóa đối tượng mang tính đặc thù tác chiến.
2. Cần bổ sung các lớp dữ liệu là mục tiêu quân sự chuyên biệt (vốn không được thu thập hoặc bị lược bỏ trên CSDL nền địa lý quốc gia và ảnh hàng không vì lý do bảo mật).

Thực tế công tác cập nhật bản đồ và CSDL nền địa lý trong nước giai đoạn trước 2014 chủ yếu dựa vào giải pháp giải đoán thủ công bằng mắt trên ảnh vệ tinh SPOT5 và ảnh hàng không (theo Thông tư số 10/2013/TT-BTNMT). Do đó, việc xác lập cơ sở khoa học để chuyển đổi công nghệ từ đồ họa sang GIS, tự động hóa quy trình tổng quát hóa (TQH), thiết lập bộ quy tắc biên tập bản đồ tự động và ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao (như VNREDSat-1, SPOT5) để chiết tách mục tiêu quân sự là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu

• Về lý thuyết: Làm sáng tỏ cơ sở khoa học xây dựng CSDL bản đồ địa hình quân sự Việt Nam trên nền tảng tích hợp công nghệ GIS, bản đồ số và công nghệ viễn thám; giải quyết bài toán đồng bộ giữa CSDL nền địa lý và CSDL bản đồ.
• Về thực nghiệm: Thiết lập và kiểm chứng các giải pháp kỹ thuật – công nghệ đề xuất thông qua quy trình TQH tự động, bộ quy tắc trình bày bản đồ tự động, chiết tách thông tin từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1/SPOT5 và xây dựng phần mềm chuyên dụng quản lý, chia sẻ dữ liệu.

Luận điểm bảo vệ

• Luận điểm 1: CSDL bản đồ địa hình quân sự có thể tổ chức ở dạng mô hình trong CSDL nền địa lý quân sự trên cơ sở bổ sung cấu trúc dữ liệu, xây dựng mô hình tổng quát hóa và trình bày bản đồ đảm bảo chất lượng dữ liệu gốc.
• Luận điểm 2: Các đối tượng địa lý quân sự có thể được cập nhật trực tiếp vào CSDL bản đồ địa hình quân sự khi kết hợp giữa kiến thức giải đoán mục tiêu quân sự và kỹ thuật xử lý ảnh số.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: CSDL bản đồ địa hình quân sự Việt Nam tỷ lệ từ 1:10.000 trên các phương diện: xây dựng cấu trúc, hiển thị/trình bày và cập nhật dữ liệu.
• Phạm vi khoa học: Nghiên cứu mô hình cấu trúc, quy trình công nghệ xây dựng và cập nhật CSDL bản đồ địa hình quân sự thông qua việc lấy mẫu thực nghiệm từ tỷ lệ 1:10.000 dẫn xuất sang tỷ lệ 1:25.000.
• Phạm vi địa lý: Tập trung vào 5 dạng địa hình đặc trưng trên lãnh thổ Việt Nam có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động quân sự: vùng núi cao, vùng đồng bằng và đồng bằng ven biển, vùng biển đảo, khu dân cư kiểu đô thị, khu dân cư kiểu nông thôn.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế

1. Mô hình tổ chức CSDL và sản xuất bản đồ:

   • Mỹ: Ứng dụng ArcGIS của hãng ESRI, tổ chức CSDL nền địa lý theo 3 cấp độ chi tiết: DLM mức chi tiết (1:10.000), DLM mức trung bình (1:50.000, 1:100.000) và DLM mức khái quát (1:250.000); tương ứng dẫn xuất ra các mô hình số bản đồ (DCM) cùng tỷ lệ gắn với gói Geodatabase và tệp trình bày bản đồ riêng biệt (ESRI, 2010, 2013). Hệ thống chỉ huy C4ISR của Bộ Quốc phòng Mỹ sử dụng CSDL không gian dùng chung tích hợp.
   • Pháp: Cục Bản đồ Quốc gia Pháp duy trì hai bộ dữ liệu: BDTopo (độ chính xác 1m từ ảnh hàng không, phục vụ bản đồ 1:10.000) và BDCarto (độ chính xác 10m từ bản đồ 1:50.000, phục vụ bản đồ 1:100.000), sử dụng phần mềm DataDraw để TQH bản đồ.
   • Đức: Dự án AdV (Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen) xây dựng mô hình luồng công việc tự động dẫn xuất từ CSDL nền địa lý cơ sở (Basic-DLM) ra DLM 1:50.000 và các DCM đa tỷ lệ.
   • Mô hình CSDL đa thể hiện (MultiRepresentation Database - MRDB): Được nghiên cứu bởi Kilpelainen (1997), Friis-Christensen (2001), Sarjakoski (2007) nhằm liên kết nhiều mức độ trừu tượng hóa trong cùng hệ thống CSDL.

2. Thuật toán và công cụ tổng quát hóa tự động:

   • Shea và McMaster (1989) hệ thống hóa 10 thao tác biến đổi không gian (đơn giản hóa, làm trơn, gộp vùng, gộp điểm, hợp nhất, phá, lựa chọn, phóng đại, làm nổi bật, dịch chuyển) và 2 thao tác biến đổi thuộc tính (phân loại, thay đổi ký hiệu).
   • Gruenreich (1992, 1995) thiết lập mô hình chuyển đổi từ DLM sang DCM.
   • Thomson và Richardson (1999) xây dựng thuật toán TQH mạng lưới giao thông dựa trên phân đoạn và ghép nối theo hướng và mức độ quan trọng.
   • Các phần mềm thương mại hỗ trợ TQH: Generalizasya (Nga), GeoMedia (Intergraph - Mỹ), ArcGIS Production Mapping (ESRI - Mỹ).

3. Chiết tách thông tin và cập nhật dữ liệu từ ảnh viễn thám:

   • Bouziani, Goïta, He (2010) nghiên cứu phát hiện biến động từ từng loại ảnh riêng biệt.
   • Awrangjeb, Ravanbakhsh, Fraser (2010) và Poullis, You (2011) kết hợp ảnh vệ tinh quang học độ phân giải cao với dữ liệu LiDAR, nâng độ chính xác nhận dạng tự động trên 70%.
   • Jun Wang, Qiming Qin và cộng sự (2013) thuộc Đại học Bắc Kinh phát triển quy trình tách lọc tự động nhà cao tầng.
   • Jie Liu, Wen Yang, Mingsheng Liao (2013) Đại học Vũ Hán ứng dụng mô hình thứ bậc Markov trên ảnh TerraSAR-X đa thời gian để phát hiện biến động khu công nghiệp.
   • Randrianarivo, Le Saux, Ferecatu (2013) thuộc Onera (Pháp) ứng dụng mô hình thứ bậc Markov kết hợp vector có sẵn và ảnh QuickBird.
   • Hệ thống tình báo ảnh quân sự IMINT và mô-đun Feature Analyst thuộc phần mềm Overwatch (Mỹ).

Các hướng nghiên cứu trong nước

• Vũ Bích Vân (1991): Đề tài cấp Nhà nước 46A-03-01 nghiên cứu cơ sở lý luận và công nghệ thành lập hệ thống bản đồ địa hình cơ bản Việt Nam ứng dụng mô hình số địa hình.
• Đồng Thị Bích Phương (2009, 2013): Đề tài cấp Bộ nghiên cứu TQH bản đồ tự động bằng ArcGIS kết hợp thủ công và ứng dụng FME để xây dựng phần mềm TQH tự động.
• Nguyễn Đức Tuệ và cộng sự (2010): Định hướng sản xuất và cập nhật bản đồ địa hình quốc gia từ CSDL nền địa lý.
• Dương Văn Phi (2011-2014): Nghiên cứu chiết xuất thông tin, biên tập chế in bản đồ địa hình và chuyên đề tỷ lệ 1:2.000, 1:5.000.
• Lê Đại Ngọc và cộng sự (2008, 2010, 2012): Xây dựng hệ thống CSDL địa hình mạng nội bộ; phát hiện biến động từ ảnh SPOT5 đa thời gian; thử nghiệm ảnh UAV thành lập bản đồ địa hình và 3D.
• Giang Quốc Tuấn (2007): Đề xuất CSDL địa hình quân sự theo mô hình cấu trúc tệp.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Luận án tập trung giải quyết 5 bài toán mà các công trình trước chưa hoàn thiện:

1. Xác lập cơ sở bổ sung cấu trúc cho CSDL nền địa lý để tích hợp mô hình CSDL bản đồ địa hình quân sự trong cùng một hệ thống mà không phá vỡ tính toàn vẹn của dữ liệu gốc.
2. Phân tích chuỗi thao tác TQH theo đặc trưng đối tượng địa lý phục vụ xây dựng CSDL dẫn xuất tự động.
3. Xây dựng cơ sở khoa học và Bộ quy tắc trình bày bản đồ tự động từ CSDL kết hợp kỹ thuật chiết tách thông tin và hiển thị bản đồ số.
4. Xác lập quy trình chiết tách và cập nhật mục tiêu quân sự từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao (VNREDSat-1, SPOT5) kết hợp xử lý ảnh số và dấu hiệu giải đoán chuyên ngành.
5. Thiết kế phần mềm chuyên dụng quản lý, chia sẻ và khai thác CSDL bản đồ địa hình quân sự trong mạng nội bộ quân đội.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khái niệm sử dụng

• Bản đồ địa hình quân sự: Mô hình thu nhỏ bề mặt Trái Đất thông qua phép chiếu bản đồ, được TQH và biểu thị bằng hệ thống ký hiệu bản đồ địa hình quân sự các tỷ lệ, phản ánh các yếu tố địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội và các yếu tố quân sự.
• Phân loại bản đồ địa hình quân sự theo mục đích sử dụng:
  • Cấp chiến thuật (1:25.000, 1:50.000): Nghiên cứu vật chướng ngại, tuyến phòng thủ, chỉ huy chiến đấu.
  • Cấp chiến dịch (1:100.000, 1:250.000): Lập kế hoạch tác chiến hợp đồng, chuyển quân, chỉ huy chiến dịch.
  • Cấp chiến lược (1:500.000, 1:1.000.000): Chuẩn bị và triển khai các chiến dịch quy mô lớn trên các hướng chiến lược.
  • Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000: Dùng trong chỉ huy tác chiến tại các khu vực đô thị, thành phố.
• Cơ sở toán học: Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quân sự. Hệ thống sử dụng tham số chuyển đổi với Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 gồm 6 hệ số bằng 0, riêng hệ số tỷ lệ chiều dài bằng 1.
• Mô hình CSDL quan hệ đối tượng (Object-Relational Data Model): CSDL không gian được lưu trữ trên nền các hệ quản trị CSDL lớn (Oracle, SQL Server) thông qua ArcSDE hoặc hệ mã nguồn mở PostgreSQL/PostGIS.
• Công thức quan hệ độ phân giải không gian trong TQH (Sheng Zhou & Christopher B. Jones, 2004): $$S_{rep} = \frac{ME}{FE} \cdot \frac{R_{db}}{R_{rep}}$$ Trong đó: $S_{rep}$ là tỷ lệ trình bày; $ME$ là mẫu số tỷ lệ bản đồ; $FE$ là quy mô thế giới thực; $R_{db}$ là độ phân giải CSDL; $R_{rep}$ là độ phân giải hiển thị/trình bày.
• Lý thuyết làm giàu dữ liệu (Data Enrichment):
  • Cấp độ quan trọng (Hierarchy Field): Giá trị 0 biểu thị đối tượng quan trọng nhất (không bị tác động trong TQH); giá trị càng lớn thì mức độ ưu tiên càng giảm.
  • Cấp độ ưu tiên hiển thị (Invisibility Field): Giá trị 0 biểu thị đối tượng luôn được hiển thị; giá trị 1 biểu thị đối tượng tạm thời ẩn đi ở tỷ lệ dẫn xuất tương ứng.
• Thuật toán chiết tách thông tin:
  • Tìm kiếm một phần tử (quan hệ ánh xạ 1 - 1): Áp dụng chiết tách lớp điểm cơ sở đo đạc: doiTuong = 1 (Điểm tọa độ Nhà nước).
  • Tìm kiếm tuyến tính (quan hệ ánh xạ nhiều - 1): Áp dụng chiết tách đường bình độ cái: loaiDuongBinhDo = 1 AND loaiKhoangCaoDeu = 2 AND mod(doCaoH, 10) = 0.
  • Tìm kiếm nhị phân (quan hệ ánh xạ nhiều - nhiều): Áp dụng phân loại diện tích thực phủ: doiTuong = 7 AND loaiPhuBeMat = 2 AND Shape_Area >= 10000 (trải ký hiệu mảng) hoặc < 10000 (đặt ký hiệu tượng trưng tại tâm).

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                      CÁC THUẬT TOÁN CHIẾT TÁCH DỮ LIỆU TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU                            |
+---------------------+-------------------+----------------------------------------------------------+
| Loại tìm kiếm       | Kiểu ánh xạ       | Biểu thức truy vấn mẫu                                   |
+---------------------+-------------------+----------------------------------------------------------+
| Tìm kiếm một phần tử| 1 - 1             | doiTuong = 1                                             |
| Tìm kiếm tuyến tính | Nhiều - 1         | loaiDuongBinhDo = 1 AND loaiKhoangCaoDeu = 2             |
|                     |                   | AND mod(doCaoH, 10) = 0                                  |
| Tìm kiếm nhị phân   | Nhiều - Nhiều     | doiTuong = 7 AND loaiPhuBeMat = 2 AND Shape_Area >= 10000|
+---------------------+-------------------+----------------------------------------------------------+

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp kế thừa và phân tích tài liệu: Tiếp thu các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, tổng hợp các quy định tại Thông tư 10/2013/TT-BTNMT và các tài liệu của Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham mưu.
• Phương pháp Bản đồ: Vận dụng ngôn ngữ bản đồ, các quy luật tổng quát hóa địa lý và nguyên tắc biên tập để xây dựng mô hình trình bày bản đồ số.
• Phương pháp GIS: Khai thác mô hình dữ liệu Geodatabase, phân tích quan hệ không gian (Topology), xây dựng chuỗi xử lý tự động trên ModelBuilder (ArcGIS).
• Phương pháp Viễn thám: Nắn chỉnh trực ảnh mức 3, phân tích phản xạ phổ, tính toán sai khác chỉ số thực vật (NDVI), phân đoạn ảnh (segmentation) và kết hợp khóa giải đoán mục tiêu quân sự.

Nguồn tư liệu và dữ liệu nghiên cứu

• CSDL nền địa lý quốc gia và CSDL nền địa lý quân sự các tỷ lệ 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000.
• Tư liệu ảnh vệ tinh quang học: VNREDSat-1 (kênh toàn sắc độ phân giải 2,5m, kênh đa phổ 10m), SPOT5 (toàn sắc 2,5m/5m, đa phổ 10m), Landsat (30m).

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                  SO SÁNH CẤU TRÚC THÔNG TIN CHỦ ĐỀ GIỮA HAI BỘ CƠ SỞ DỮ LIỆU                      |
+----+----------------------------+-----------------------------+------------------------------------+
| STT| Tên chủ đề dữ liệu         | CSDL nền địa lý quốc gia    | CSDL nền địa lý quân sự            |
+----+----------------------------+-----------------------------+------------------------------------+
| 1  | Cơ sở đo đạc               | Có (11 đối tượng ở 1:10.000)| Có (9 đối tượng ở 1:10.000)        |
| 2  | Địa hình                   | Có (24 đối tượng)           | Có (24 đối tượng)                  |
| 3  | Thủy hệ                    | Có (28 đối tượng)           | Có (24 đối tượng)                  |
| 4  | Giao thông                 | Có (39 đối tượng)           | Có (31 đối tượng)                  |
| 5  | Dân cư và cơ sở hạ tầng    | Có (89 đối tượng)           | Có (80 đối tượng)                  |
| 6  | Biên giới và địa giới      | Có (18 đối tượng)           | Có (14 đối tượng)                  |
| 7  | Phủ bề mặt                 | Có (11 đối tượng)           | Có (11 đối tượng)                  |
| 8  | Quân sự                    | Không có                    | Có (21 đối tượng chuyên biệt)      |
+----+----------------------------+-----------------------------+------------------------------------+

Danh mục 10 nhóm đối tượng mục tiêu quân sự chuyên biệt (Chủ đề 8):

1. Doanh trại quân đội
2. Căn cứ quân sự
3. Trận địa, công trình phòng thủ, công trình đặc biệt
4. Ga, cảng, sân bay quân sự
5. Nhà máy, xí nghiệp, viện nghiên cứu quốc phòng
6. Trường bắn, thao trường, bãi thử vũ khí, bãi hủy vũ khí
7. Nhà trường, bệnh viện, nhà an dưỡng quân đội
8. Nhà công vụ
9. Trại giam, cơ sở giáo dưỡng
10. Công trình quốc phòng, an ninh khác

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình trong nước và trên thế giới

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các thành tựu khoa học kỹ thuật trong công tác xây dựng CSDL bản đồ địa hình và cập nhật từ ảnh viễn thám. Tác giả phân tích rõ sự phân định giữa CSDL nền địa lý (mang bản chất Digital Landscape Model - DLM) và CSDL bản đồ (mang bản chất Digital Cartographic Model - DCM).

• Đánh giá ưu nhược điểm của các mô hình CSDL tại Mỹ (ArcGIS Geodatabase đa cấp), Pháp (BDTopo, BDCarto), Đức (dự án AdV luồng công việc).
• Phân tích thực trạng tại Việt Nam: CSDL nền địa lý quốc gia và hệ thống bản đồ địa hình quốc gia/quân sự đang vận hành độc lập trên nền phần mềm đồ họa (MicroStation).
• Tổng kết các hạn chế trong cập nhật CSDL: Chủ yếu vẫn dùng phương pháp giải đoán mắt thủ công theo Thông tư 10/2013/TT-BTNMT; chưa có công cụ bán tự động hoặc tự động để chiết tách đối tượng địa lý quân sự từ các nguồn ảnh vệ tinh mới như VNREDSat-1.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự

Chương 2 tập trung xây dựng hệ thống khái niệm, cơ sở toán học và khung lý thuyết nền tảng:

• Xác lập định nghĩa chuẩn xác về CSDL bản đồ địa hình quân sự và Dữ liệu địa lý quân sự.
• Phân tích cơ sở toán học của Hệ quy chiếu – Hệ tọa độ quân sự gắn kết với lưới tọa độ VN-2000.
• Thiết lập các nguyên tắc về Topology không gian, mô hình quan hệ đối tượng và môi trường quản trị dữ liệu (ArcSDE kết hợp Oracle/SQL Server).
• Phân tích lý thuyết tổng quát hóa dữ liệu số dựa trên 4 yếu tố mới: độ phân giải không gian ($S_{rep}$), quan hệ không gian phức hợp, phương pháp chiết tách thuật toán (tìm kiếm đơn, tuần tự, nhị phân) và kỹ thuật làm giàu dữ liệu thông qua 2 trường thuộc tính điều khiển (Hierarchy Field, Invisibility Field).
• Phân tích đặc trưng phản xạ quang phổ của 3 đối tượng tự nhiên cơ bản (thực vật, đất, nước) và 3 trường hợp phân loại phổ (lý tưởng, đặc thù, tổng quát).

Chương 3: Giải pháp Kỹ thuật - Công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự

Chương 3 đề xuất hệ thống giải pháp công nghệ đồng bộ:

• Quy trình chuyển đổi và chuẩn hóa: Ánh xạ chuyển đổi bảng mã, gộp lớp đối tượng và bổ sung các trường thông tin điều khiển biên tập bản đồ vào CSDL nền địa lý quân sự.
• Công nghệ TQH tự động xây dựng CSDL dẫn xuất:
  • Thiết kế chuỗi thao tác TQH trên công cụ ModelBuilder (ArcGIS).
  • Phương pháp xử lý kết hợp: TQH rời rạc (tác động từng đối tượng độc lập) và TQH tương tác tổng hợp (xử lý xung đột không gian giữa mạng lưới giao thông, thủy hệ và đường bình độ).
  • Tự động chỉnh khe để bảo đảm tính hợp điệu giữa đường bình độ và mạng thủy hệ.
• Công nghệ trình bày bản đồ tự động:
  • Xây dựng mô hình 4 thành phần: Kỹ thuật trình bày, Chỉ thị trình bày, Danh mục trình bày và Trình bày bản đồ.
  • Thiết kế Bộ quy tắc trình bày tự động (Representation Rules) gán ký hiệu đại diện (điểm, đường, vùng, nhãn ghi chú) trực tiếp từ CSDL mà không làm thay đổi tọa độ hình học của dữ liệu gốc.
• Quy trình chiết tách mục tiêu quân sự từ ảnh viễn thám:
  • Quy trình nắn chỉnh trực ảnh mức 3 kết hợp mô hình số độ cao (DEM) và điểm khống chế.
  • Phân đoạn ảnh theo kênh đơn và tổ hợp màu (Đỏ - Lục - Lam; Cận hồng ngoại - Đỏ - Lam).
  • Tính toán hàm tăng tỷ lệ khác biệt chỉ số thực vật giữa kênh Cận hồng ngoại và Đỏ, kênh Đỏ và Lục để tách lớp phủ thực vật và làm lộ rõ các công trình nhân tạo.
  • Thiết lập mẫu khóa giải đoán hình ảnh kết hợp mã định danh đối tượng quân sự.
• Thiết kế phần mềm quản lý, chia sẻ CSDL: Thiết kế cấu trúc phân hệ trên giao diện thân thiện, hỗ trợ quản lý định danh đối tượng, phân quyền người dùng, hiển thị bản đồ đa tỷ lệ và tích hợp bình đồ ảnh vệ tinh (Landsat 30m, SPOT5, VNREDSat-1).

Chương 4: Thử nghiệm giải pháp Kỹ thuật – Công nghệ xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự

Chương 4 trình bày các kết quả thử nghiệm thực tế:

• Xây dựng thành công công cụ ModelBuilder TQH tự động lớp TimDuongBo và mạng thủy hệ từ CSDL tỷ lệ 1:10.000 sang 1:25.000.
• Thử nghiệm Bộ quy tắc trình bày tự động cho bản đồ địa hình quân sự tỷ lệ 1:10.000 và 1:25.000 phục vụ in ấn trên giấy và tra cứu trên màn hình.
• Kiểm chứng thành công trên 5 mẫu địa hình đặc trưng (núi cao, đồng bằng ven biển, biển đảo, đô thị, nông thôn) và 01 mảnh bản đồ địa hình quân sự hoàn chỉnh.
• Thử nghiệm chiết tách thành công các đối tượng khu quân sự, doanh trại, mạng lưới giao thông và biến động đường bờ từ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và SPOT5.
• Cài đặt vận hành thử nghiệm phần mềm chuyên dụng quản lý, chia sẻ CSDL địa hình quân sự trong môi trường mạng máy tính.

---

Kết quả và những đóng góp mới

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                    TỔNG HỢP ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI                                |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------------------+
| Đóng góp về lý luận      | - Xác lập cơ sở khoa học tích hợp CSDL bản đồ vào CSDL nền địa lý.      |
|                          | - Xây dựng lý thuyết làm giàu dữ liệu phục vụ TQH và biên tập tự động.  |
|                          | - Hoàn thiện cơ sở khoa học giải đoán mục tiêu quân sự từ ảnh vệ tinh.  |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------------------+
| Đóng góp về thực tiễn    | - Chuyển đổi mô hình sản xuất từ đồ họa máy tính (CAD) sang GIS.        |
|                          | - Xây dựng Bộ công cụ ModelBuilder TQH dẫn xuất từ 1:10.000 ra 1:25.000.|
|                          | - Thiết lập Bộ quy tắc trình bày bản đồ tự động đa tỷ lệ.               |
|                          | - Xây dựng quy trình chiết tách ảnh viễn thám VNREDSat-1/SPOT5.         |
|                          | - Hoàn thiện phần mềm chuyên dụng quản lý, chia sẻ dữ liệu quân sự.     |
+--------------------------+-------------------------------------------------------------------------+

Đóng góp mới về mặt khoa học (Lý luận)

1. Xác lập được cơ sở khoa học về mô hình cấu trúc CSDL bản đồ địa hình quân sự Việt Nam thông qua việc bổ sung cấu trúc dữ liệu và các trường điều khiển thuộc tính vào CSDL nền địa lý quân sự, cho phép tích hợp mô hình bản đồ số trong CSDL mà không làm suy giảm chất lượng dữ liệu hình học ban đầu.
2. Hoàn thiện phương pháp luận về TQH số và trình bày bản đồ tự động: Kết hợp giữa phân tích chuỗi thuật toán chiết tách thông tin, lý thuyết làm giàu dữ liệu (với 2 trường Hierarchy và Invisibility) và kỹ thuật ký hiệu hóa đại diện (Cartographic Representations).
3. Xác lập cơ sở khoa học về phương pháp phân loại kết hợp cấu trúc không gian và đặc trưng phản xạ phổ từ tư liệu ảnh viễn thám quang học phục vụ chiết tách mục tiêu địa lý quân sự.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

1. Cung cấp quy trình công nghệ hoàn chỉnh chuyển đổi phương thức sản xuất bản đồ địa hình quân sự tại Việt Nam từ công nghệ đồ họa (MicroStation) sang công nghệ GIS (ArcGIS Geodatabase).
2. Xây dựng được công cụ TQH tự động theo chuỗi thao tác (trên nền ArcGIS ModelBuilder) cho phép dẫn xuất CSDL tỷ lệ 1:25.000 từ CSDL tỷ lệ 1:10.000.
3. Xây dựng Bộ quy tắc trình bày tự động (Representation Rules) cho hệ thống ký hiệu bản đồ địa hình quân sự các tỷ lệ, giải quyết triệt để xung đột hiển thị mà vẫn giữ nguyên dữ liệu tọa độ gốc.
4. Đề xuất quy trình chiết tách đối tượng địa lý quân sự từ nguồn ảnh viễn thám vệ tinh thế hệ mới VNREDSat-1 và SPOT5 phục vụ cập nhật CSDL định kỳ.
5. Xây dựng thành công phần mềm chuyên dụng quản lý, chia sẻ và khai thác CSDL bản đồ địa hình quân sự, cho phép phân quyền, tra cứu và hiển thị trực quan bản đồ số kèm bình đồ ảnh vệ tinh trong mạng nội bộ.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Đề nghị Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham mưu và các cơ quan quản lý sớm ban hành quy chuẩn kỹ thuật chính thức về cấu trúc CSDL bản đồ địa hình quân sự đa tỷ lệ trên nền tảng GIS.
• Ứng dụng rộng rãi bộ công cụ TQH tự động và Bộ quy tắc trình bày bản đồ tự động vào quy trình sản xuất thực tế tại các đơn vị đo đạc bản đồ trong quân đội.
• Tiếp tục đầu tư nâng cấp hạ tầng mạng và tích hợp nguồn ảnh viễn thám độ phân giải siêu cao để phục vụ cập nhật CSDL thường xuyên, bảo đảm tính sẵn sàng chiến đấu.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

• Các thử nghiệm TQH tự động và quy tắc biên tập bản đồ mới chỉ được tập trung thực hiện từ tỷ lệ 1:10.000 sang 1:25.000; chưa triển khai thực nghiệm đồng bộ lên các tỷ lệ nhỏ hơn (1:50.000, 1:100.000, 1:250.000).
• Quy trình chiết tách mục tiêu quân sự từ ảnh viễn thám mới áp dụng trên tư liệu ảnh quang học (VNREDSat-1, SPOT5) trong điều kiện quang cảnh rõ ràng; mức độ tự động hóa phụ thuộc nhiều vào hình thái công trình, đối với các khu vực bị che phủ bởi mây hoặc ngụy trang quân sự phức tạp vẫn cần có sự can thiệp lớn của chuyên gia giải đoán mắt.
• Phần mềm quản lý và chia sẻ dữ liệu mới dừng ở quy mô thử nghiệm mạng nội bộ (Intranet) với các chức năng tra cứu, hiển thị cơ bản, chưa tích hợp sâu các thuật toán phân tích tác chiến không gian 3D/4D phức tạp.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Tiếp tục mở rộng hoàn thiện chuỗi mô hình TQH tự động cho toàn bộ hệ thống bản đồ địa hình quân sự ở các tỷ lệ 1:50.000, 1:100.000, 1:250.000 và 1:500.000.
• Nghiên cứu tích hợp các nguồn ảnh viễn thám chủ động (ảnh Radar khẩu độ tổng hợp - SAR, dữ liệu đám mây điểm LiDAR) để nâng cao độ chính xác và khả năng tự động hóa chiết tách mục tiêu quân sự trong mọi điều kiện thời tiết.
• Nâng cấp phần mềm quản lý chia sẻ dữ liệu thành hệ thống WebGIS quân sự hoàn chỉnh, hỗ trợ tương thích với hệ thống chỉ huy C4I/C4ISR trong quân đội.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cao đối với nhiều nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý và đơn vị sản xuất bản đồ quân sự (Cục Bản đồ - Bộ Tổng Tham mưu): Tham khảo trực tiếp quy trình chuyển đổi dữ liệu từ MicroStation sang Geodatabase, áp dụng Bộ quy tắc trình bày tự động để xuất bản bản đồ in giấy và bản đồ điện tử.
• Cơ quan quản lý bản đồ dân sự (Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam - Bộ TN&MT): Tham khảo mô hình tích hợp DCM vào DLM, giải pháp làm giàu dữ liệu (Hierarchy Field, Invisibility Field) và thuật toán TQH tự động trên ModelBuilder.
• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Trắc địa - Bản đồ, GIS, Viễn thám: Sử dụng làm tài liệu nghiên cứu chuyên sâu về TQH bản đồ số, lý thuyết xử lý xung đột không gian và phương pháp chiết tách đối tượng địa lý từ ảnh VNREDSat-1.
• Các phần đáng tham khảo nhất trong công trình:
  • Chương 3 & Phụ lục 3: Cấu trúc chuỗi thao tác ModelBuilder và các thuật toán chiết tách dữ liệu.
  • Chương 3 & Phụ lục 4, 6: Phương pháp thiết kế Bộ quy tắc trình bày tự động (Representation Rules).
  • Phụ lục 1, 2, 7: Bảng phân tích quan hệ không gian, phân loại cấp độ quan trọng đối tượng và bảng thống kê chuẩn hóa lỗi trước/sau TQH.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Điểm khác biệt cốt lõi giữa CSDL nền địa lý quốc gia và CSDL nền địa lý quân sự trong luận án là gì?

CSDL nền địa lý quân sự có hệ thống phân loại, mã hóa đặc thù nhằm phục vụ nhiệm vụ tác chiến và bổ sung chủ đề thứ 8: Quân sự (bao gồm 21 lớp đối tượng mục tiêu quân sự chuyên biệt như doanh trại, căn cứ, trận địa, trường bắn, ga/cảng quân sự...). Trong khi đó, CSDL nền địa lý quốc gia chỉ bao gồm 7 chủ đề và không thu thập các mục tiêu này vì lý do bảo mật thông tin.

2. Luận án giải quyết xung đột ký hiệu bản đồ khi thu nhỏ tỷ lệ bằng giải pháp kỹ thuật nào mà không làm hỏng dữ liệu gốc?

Luận án áp dụng công nghệ Quy tắc trình bày tự động (Cartographic Representations) của ArcGIS kết hợp kỹ thuật làm giàu dữ liệu. Thay vì chỉnh sửa trực tiếp tọa độ hình học của lớp vector gốc (làm mất độ chính xác vị trí), hệ thống sử dụng các trường thuộc tính điều khiển (Hierarchy Field, Invisibility Field), kỹ xảo mặt nạ (masking), dịch chuyển hiển thị và thay đổi kích thước ký hiệu đại diện để giải quyết xung đột.

3. Công thức tính quan hệ độ phân giải không gian được luận án áp dụng như thế nào trong TQH dữ liệu?

Luận án sử dụng công thức của Sheng Zhou và Christopher B. Jones (2004): $$S_{rep} = \frac{ME}{FE} \cdot \frac{R_{db}}{R_{rep}}$$ Công thức này xác lập mối liên hệ định lượng giữa mẫu số tỷ lệ bản đồ ($ME$), độ phân giải CSDL gốc ($R_{db}$) và độ phân giải hiển thị/trình bày ($R_{rep}$), làm căn cứ khoa học để xác định ngưỡng giản hóa hình học và mức độ chi tiết khi dẫn xuất CSDL từ tỷ lệ lớn sang tỷ lệ nhỏ hơn.

4. Nguồn ảnh viễn thám nào được sử dụng trong thử nghiệm chiết tách đối tượng và phương pháp xử lý chính là gì?

Nghiên cứu sinh sử dụng ảnh vệ tinh quang học VNREDSat-1 (kênh toàn sắc 2,5m, đa phổ 10m) và SPOT5. Phương pháp xử lý gồm: nắn ảnh mức 3 kết hợp mô hình số độ cao DEM, phân đoạn đối tượng theo kênh phổ (kênh Lục, Cận hồng ngoại), phân tích tổ hợp màu (Đỏ - Lục - Lam; Cận hồng ngoại - Đỏ - Lam) và tính toán sai khác chỉ số thực vật NDVI để làm nổi bật ranh giới công trình và mục tiêu quân sự.

5. Công cụ nào được thiết kế để tự động hóa quá trình TQH dữ liệu trong nghiên cứu?

Nghiên cứu sinh đã trực tiếp thiết kế các mô-đun công cụ TQH tự động trên nền tảng ModelBuilder của phần mềm ArcGIS, cho phép thực hiện chuỗi thao tác liên hoàn từ lọc thuộc tính, giản hóa đường, làm trơn, gộp vùng đến kiểm tra quan hệ Topology và hợp điệu thủy hệ - bình độ cho đối tượng TimDuongBo và các lớp dữ liệu khác khi dẫn xuất từ 1:10.000 sang 1:25.000.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Lan Phương là công trình nghiên cứu kỹ thuật chuyên sâu, xác lập thành công cơ sở khoa học và hệ thống giải pháp công nghệ đồng bộ để xây dựng CSDL bản đồ địa hình quân sự Việt Nam từ CSDL nền địa lý và ảnh viễn thám. Công trình đã chuyển đổi hiệu quả phương thức thành lập bản đồ quân sự từ đồ họa máy tính truyền thống sang công nghệ GIS và CSDL quan hệ đối tượng. Các kết quả thực nghiệm về TQH tự động trên ModelBuilder, Bộ quy tắc trình bày tự động và quy trình xử lý ảnh VNREDSat-1 đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy và giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong công tác hiện đại hóa ngành Địa hình quân sự Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng và cập nhật CSDL bản đồ địa hình trong nước và trên thế giới. Cơ sở lý thuyết xây dựng và cập nhật CSDL bản đồ địa hình quân sự Chương 3. Giải pháp Kỹ thuật – Công nghệ xây dựng và cập nhật CSDL bản đồ địa hình quân sự Chương 4.

Thử nghiệm giải pháp Kỹ thuật – Công nghệ trong xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình quân sự. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ CẬP NHẬT CƠ SỞ DỮ LIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI Mục tiêu chiến lược của nhiều tổ chức bản đồ trên thế giới là xây dựng một CSDL dùng chung duy nhất, được cập nhật thường xuyên, từ đó tự động dẫn xuất ra các sản phẩm bản đồ số. Tuy nhiên, việc trình bày tự động các loại bản đồ theo các tỷ lệ khác nhau từ một CSDL dùng chung duy nhất, hay việc xử lý ảnh số cho mục đích cập nhật CSDL địa lý đòi hỏi phải vượt qua những thách thức về sự phát triển của công nghệ ứng dụng hiện có. Tình hình xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ 1.

Thực trạng xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ * Trên thế giới Do những hạn chế về công nghệ trình bày bản đồ từ CSDL, giải pháp được đa số các quốc gia lựa chọn hiện nay là xây dựng một CSDL chuyên biệt cho mục đích sản xuất bản đồ. CSDL này có bản chất là mô hình bản đồ số (Digital Catorghaphic Model), mô tả các lớp dữ liệu địa lý thuộc nội dung trình bày bản đồ. Nó có thể được dẫn xuất từ CSDL nền địa lý tỷ lệ tương ứng hoặc bằng tỷ lệ bản đồ cần thành lập, theo phương pháp TQH bản đồ hoặc được xây dựng từ các bản đồ số có trước. Cần phân biệt CSDL sử dụng để sản xuất bản đồ (gọi tắt là CSDL bản đồ) với CSDL nền địa lý.

CSDL nền địa lý có bản chất là mô hình cảnh quan số (Digital Lanscape Model), mô tả về đặc điểm địa hình lãnh thổ (đối tượng địa lý, mô hình số độ cao, ảnh viễn thám) với các mức chi tiết và độ chính xác khác nhau, được gắn với một hệ thống chuyên gia để thực hiện các bài toán phân tích không gian. Ở các tỷ lệ khác nhau, CSDL này thường được dẫn xuất từ CSDL nền địa lý có độ chính xác và mức độ chi tiết cao nhất bằng phương pháp TQH dữ liệu. Tuy nhiên, với cách tổ chức như trên hiện vẫn đang tồn tại một số vấn đề khó khăn trong đồng bộ dữ liệu toàn hệ thống. Đó là khối lượng công việc cập nhật quá lớn và phải thực hiện đồng thời cho các CSDL theo một trong hai phương pháp TQH dữ liệu 7 hoặc TQH bản đồ.

Mặt khác, do nhu cầu sử dụng thực tế, CSDL bản đồ được cập nhật thường xuyên nên dữ liệu thường mới hơn so với CSDL nền địa lý [41], [48], [58], [59]. Hiện nay, Mỹ là một trong những quốc gia dẫn đầu về ứng dụng công nghệ ARCGIS trong xây dựng CSDL và thành lập bản đồ. CSDL nền địa lý được tổ chức theo ba cấp: CSDL nền địa lý có mức độ chi tiết và độ chính xác cao (DLM mức chi tiết), trung bình (DML mức trung bình) và thấp (DLM mức khái quát). CSDL bản đồ số được xây dựng có tỷ lệ tương ứng với tỷ lệ bản đồ cần thành lập.

CSDL này bao gồm các thành phần: dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính được tổ chức theo cấu trúc một gói Geodatabase riêng biệt và được gắn kèm với tệp trình bày thông tin bản đồ tương ứng [50], [58]. TQH mô hình CSDL TQH bản đồ CSDL Sản phẩm nền địa lý bản đồ bản đồ Chiết tách, khái quát hóa 1:250.000 DLM thông tin DCM_1 : 250.000 mức khái quát Trình bày bản đồ Atlas Lựa chọn, Chiết tách, khái quát hóa trừu tượng thông tin DCM_1 : 100.000 Trình bày bản đồ DLM mức trung bình Chiết tách, khái quát hóa thông tin DCM_1 : 50.000 Lựa chọn, Trình bày bản đồ trừu tượng Chiết tách thông tin 1:10.000 DLM không gian DCM_1 : 10.000 mức chi tiết Trình bày bản đồ Atlas Mô hình thế giới thực Hình 1-1. Mô hình thành lập bản đồ từ cơ sở dữ liệu của Mỹ [50], [58] Pháp là một trong những quốc gia sớm đi đầu trong lĩnh vực phát triển các công cụ TQH và trình bày bản đồ từ CSDL với phần mềm phát triển tự lập DataDraw. Hiện nay, Cục Bản đồ quốc gia Pháp duy trì hai bộ CSDL là BDTopo và BDCarto.

Trong đó, BDTopo là bộ CSDL có độ chính xác 1m, được xây dựng từ 8 kết quả đo vẽ ảnh hàng không, sử dụng để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10. BDCarto là CSDL với độ chính xác 10m, được xây dựng từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000, sử dụng để sản xuất bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100. CSDL bản đồ (DCM) được dẫn xuất từ hai bộ dữ liệu trên bằng phương pháp TQH bản đồ và tổ chức theo phạm vi từng mảnh tương ứng với từng tỷ lệ. Giữa các CSDL độc lập chưa được xây dựng các mối liên kết.

Do đó, Pháp hiện đang xây dựng giải pháp cập nhật tự động dữ liệu trong hệ thống [42], [50]. CSDL nền địa lý CSDL bản đồ Sản phẩm bản đồ DCM11 Bản đồ (11) BDTopo 1:10.000 Ảnh hàng DCM1n Bản đồ (1n) không DCM21 Bản đồ (21) 1:100.000 Bản đồ tỷ lệ DCM2n Bản đồ (2n) 1:250.000 TQH bản đồ Trình bày bản đồ Hình 1-2. Mô hình thành lập bản đồ từ cơ sở dữ liệu của Pháp [50] Đức là một quốc gia đang có dự án hướng đến đổi mới toàn diện mô hình sản xuất bản đồ theo công nghệ GIS, trên cơ sở xây dựng mô hình luồng công việc (dự án Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen - AdV). Trong mô hình của Đức, cơ sở dữ liệu nền địa lý cơ sở (Basic-DLM) phủ trùm lãnh thổ được sử dụng để dẫn xuất ra CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:50.000 bằng phương pháp TQH dữ liệu.

Còn CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:250.000 được nâng cấp từ CSDL có tên là JOG250 và IWK1000. Trong đó, JOG250 và IWK1000 có phiên bản đầu tiên được số hóa từ bản đồ địa hình có tỷ lệ tương ứng. Các CSDL bản đồ (tỷ lệ 1:10.000) được dẫn xuất từ CSDL nền địa lý bằng phương pháp TQH bản đồ. Mục tiêu hướng tới của Đức là tiếp tục duy trì bộ CSDL trong môi trường đa tỷ lệ như trên, nhưng việc cập nhật được tự động hóa 9 trong toàn hệ thống và vận hành theo mô hình luồng công việc (TQH dữ liệu và TQH bản đồ) thiết kế trước [50].

CSDL nền địa lý CSDL bản đồ Bản đồ TQH bản đồ Trình bày, DLM cơ sở Geodb 1:10.000 biên tập TQH bản đồ Geodb 1:25.000 Trình bày, 1:25.000 TQH dữ liệu biên tập TQH bản đồ Trình bày, DLM 1:50.000 biên tập TQH bản đồ Trình bày, 1:100.000 biên tập TQH bản đồ Trình bày, DLM 1:250.000 biên tập TQH bản đồ Trình bày, Geodb 1:500.000 biên tập TQH bản đồ Trình bày, DLM 1:1.000 biên tập Hình 1-3. Mô hình thành lập bản đồ từ cơ sở dữ liệu của Đức [50] Xét về vị thế, với vai trò là một mô hình truyền thông, CSDL bản đồ hiện nay được tích hợp vào CSDL hạ tầng không gian của Châu Âu, bang Tây Australia, Thụy Điển, Singapore. nhằm cung cấp tới người sử dụng các dịch vụ thông tin không gian trên nền bản đồ số [65], [73], [74], [75]. Còn trong lĩnh vực quân sự, đa số các nước có nền quốc phòng tiên tiến trên thế giới đã xây dựng được một hệ thống C4I (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence), để thực hiện các nhiệm vụ quyết định, kiểm soát, truyền thông, xử lý thông tin, tình báo.

Riêng Mỹ đã xây dựng hệ thống C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance), một trong những mô hình hiện đại nhất thế giới hiện nay, có thêm chức năng giám sát và trinh sát của Bộ Quốc phòng Mỹ. Nền tảng thông tin không gian của hệ thống một CSDL dùng chung bao gồm các loại dữ liệu đa dạng, trong đó có CSDL bản đồ [70]. Từ các phân tích trên cho thấy, tuy mô hình xây dựng CSDL tại mỗi quốc gia đều có điểm chung là được phân chia thành CSDL bản đồ và CSDL nền địa lý 10 theo bản chất của phương pháp TQH, nhưng cách thức tổ chức CSDL tại mỗi quốc gia có những điểm khác biệt nhất định. Thực tế này phản ánh sự ảnh hưởng của công nghệ ứng dụng trong sản xuất bản đồ.

Đáng lưu ý là mô hình xây dựng CSDL của Mỹ bằng phần mềm ArcGIS, đã tỏ ra có những ưu thế vượt trội so với các mô hình khác. Tuy nhiên, tồn tại của mô hình này vẫn là vấn đề chưa tối ưu cho việc cập nhật dữ liệu đồng bộ trên toàn hệ thống. * Trong nước Tại Việt Nam, trên cơ sở ứng dụng những thành tựu của thế giới về GIS và bản đồ số, trong những năm gần đây đã có những bước tiến xa về xây dựng, khai thác, phát triển các ứng dụng CSDL và thành lập bản đồ. CSDL nền địa lý quốc gia (sản xuất tại Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trường) được xây dựng ở tỷ lệ 1:10.000 phủ trùm cả nước, tỷ lệ 1:2.000 các khu vực đô thị, khu công nghiệp và khu vực kinh tế trọng điểm bằng đo vẽ ảnh hàng không, điều tra thực địa và tham khảo các nguồn tài liệu khác như bản đồ địa hình đã có, tài liệu địa giới 364 CT.

Nội dung của CSDL gồm 7 chủ đề là Cơ sở đo đạc, Địa hình, Thủy hệ, Giao thông, Dân cư và cơ sở hạ tầng, Biên giới và địa giới, Phủ bề mặt. Tuy nhiên, việc thành lập bản đồ địa hình số phục vụ in ra giấy từ CSDL vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Hệ thống bản đồ địa hình quốc gia các tỷ lệ được thành lập theo công nghệ đồ họa (phần mềm MicroStation), với mô hình CSDL tệp và quản lý độc lập với CSDL nền địa lý quốc gia. Trong lĩnh vực quân sự, để đáp ứng yêu cầu cấp bách cho chiến tranh công nghệ cao, Cục Bản đồ - Bộ Tổng tham mưu đã xây dựng CSDL nền địa lý quân sự từ bản đồ gốc số cho các tỷ lệ từ 1:50.

Vì vậy, dữ liệu không gian mang bản chất của dữ liệu bản đồ, có mức độ khái quát, độ chính xác tương đương với dữ liệu bản đồ tỷ lệ tương ứng.