Tài liệu Thực tập trung tâm viễn thám và hệ thông tin địa lý – viện địa lý tài nguyên thành phố hồ chí minh

Mục lục Lời cảm ơn .....................................................................................................................................2 Chương 1 Lời mở đầu....................................................................................................................3 Chương 2 Đơn vị thực tập .............................................................................................................4 2.1. Giới thiệu .........................................................................................................................4 2.2. Hoạt động Trung tâm .......................................................................................................4 2.3. Lĩnh vực nghiên cứu ........................................................................................................4 2.4. Nhiệm vụ ..........................................................................................................................4 2.5. Khu vực nghiên cứu .........................................................................................................5 Chương 3 Nội dung thực tập .........................................................................................................6 3.1. Thao tác trên phần mềm ArcGIS 10.1 Desktop ...............................................................6 3.2. Kết quả ...........................................................................................................................11 Chương 4 Kết luận và kiến nghị ..................................................................................................15 4.1. Kết luận ..........................................................................................................................15 4.1. Kiến nghị ........................................................................................................................15 Lời cảm ơn Để hoàn thành bài cáo thực tập tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi đến quý thầy, cô giáo trong Bộ môn Tài nguyên Trái đất và Môi trường, Khoa Kỹ Thuật Địa chất và Dầu khí, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành. Đặc biệt, em xin gởi đến thầy Trần Thái Bình – Giám đốc Trung Tâm Viễn Thám và Hệ Thông Tin Địa Lý – Viện Địa Lý Tài Nguyên Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực tập tại Trung tâm. Cuối cùng em xin cảm ơn các anh chị tại Trung tâm Viễn Thám và Hệ Thông Tin Địa Lý đã giúp đõ và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập tại Trung tâm để em có thể hoàn thành tốt bài báo cáo thực tập này. Đồng thời, trong quá trình thực tập tại Trung tâm em đã ra nhiều điều mới mẻ và những kiến thức bổ ích phục vụ tốt cho quá trình hoàn thành luận văn của em. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực tập em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy, cô và các anh chị trong Trung tâm Viễn Thám và Hệ Thông Tin Địa Lý. Chương 1 Lời mở đầu Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một trong những công cụ trợ giúp hiệu quả trong nhiều lãnh vực kinh tế xã hội. GIS chạy trên nền tảng công nghệ máy tính để thành lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý (dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian), phân tích và giải quyết các bài toán liên quan đến không gian địa lý hay giải quyết các bài toán dự đoán và hoạch định chiến lược. Trung tâm Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý là cơ quan trực thuộc Viện Đia lý tài nguyên, Viện Hàn lâm Khoa học miền Nam Việt Nam, là một trong những đơn vị đi đầu về ứng dụng GIS để phục vụ cho kinh tế - xã hội cũng như bảo vệ môi trường. Thực tập ở Trung tâm sẽ là cơ hội để em được trải nghiệm bản thân ở môi trường công sở thực sự cùng với có thể học hỏi thêm về GIS và được hướng dẫn về cách xây dựng, viết báo cáo một đề tài nghiên cứu khoa học. Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế-xã hội quan trọng của khu vực Đông Nam Bộ nói riêng và của cả nước. Vì thế, việc nghiên cứu đề xuất các giải pháp phân lũ, chậm lũ, giảm lũ để giảm ngập lụt cho TP. HCM khi hồ Dầu Tiếng xả lũ theo thiết kế hoặc sự cố là điều cần thiết. Trong thời gian thực tập, em được tham gia vào xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý lưu vực sông Sài Gòn, Đồng Nai. Do thời gian thực tập có hạn, báo cáo của em sẽ tập trung vào những gì em đã làm và học được ở đây và ắt hẳn sẽ có những thiếu sót nên em rất mong nhận được góp ý từ quý Thầy cô và các anh chị để hoàn chỉnh báo cáo của mình hơn nữa. Chương 2 Đơn vị thực tập 2.1. Giới thiệu Trung tâm Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý là một đơn vị hoạt động trong lĩnh vực nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ viễn thám (RS), công nghệ thông tin địa lý (GIS) và công nghệ định vị toàn cầu (GNSS) tại Việt Nam, trực thuộc Viện Địa lý-Tài nguyên TP. Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 01 Mạc Đĩnh Chi, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh. Giám đốc Trung tâm: Tiến sĩ Trần Thái Bình 2.2. Hoạt động Trung tâm Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ liên quan đến viễn thám và GIS phục vụ quy hoạch, sử dụng, khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên và quy hoạch phát triển vùng lãnh thổ. 2.3. Lĩnh vực nghiên cứu - Giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường - Nông – Lâm nghiệp - Quản lý và quy hoạch đô thị - Thiên tai, biến đổi khí hậu, … 2.4. - Nhiệm vụ Thu nhận, phân tích và xử lý ảnh từ vệ tinh phục vụ điều tra, quy hoạch, khai thác, sử dụng tài nguyên, bảo vệ môi trường - Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS, GNSS, Internet,... trong phân tích dữ liệu không gian, mô hình hóa, phục vụ công tác dự báo, đánh giá tài nguyên. - Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải pháp khoa học công nghệ thông tin trong điều tra tài nguyên, kiểm soát và xử lý ô nhiễm môi trường, bảo vệ đa dạng sinh học ; trong sử dụng và khai thác có hiệu quả tài nguyên thiên nhiên, phòng tránh giảm nhẹ tác hại tai biến và thiên tai. - Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải thuật tính toán để giải các bài toán lý thuyết và thực nghiệm trong điều tra cơ bản. - Xây dựng các phần mềm tự động hóa.Thực hiện một số nhiệm vụ quan sát vũ trụ, vệ tinh thuộc chương trình vũ trụ. 2.5. Khu vực nghiên cứu Phía nam Việt Nam – Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Chương 3 Nội dung thực tập Trong thời gian thực tập ở Trung tâm, em đã được phân công và tham gia vào những công việc sau:  Sử dụng phần mềm ArcGIS 10.1 Desktop để: - Cập nhật dữ liệu hành chính cho các tỉnh thuộc lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai - Chỉnh sửa lỗi topology bản đồ hiện trạng sử dụng đất các tinh thuộc lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai - Cập nhật các điểm địa danh lên bản đồ sử dụng ArcGIS kết hợp Google Earth. 3.1. Thao tác trên phần mềm ArcGIS 10.1 Desktop ArcGIS Desktop bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:  Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;  Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;  Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;  Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp. ArcGIS Destop là một bộ phần mềm ứng dụng gồm: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ModelBuilder, ArcScene và ArcGlobe. Khi sử dụng các ứng dụng này đồng thời, người sử dụng có thể thực hiện được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm cả thành lập bản đồ, phân tích địa lý, chỉnh sửa và biên tập dữ liệu, quản lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu. 3.1.1. Các loại dữ liệu trong ArcGIS  File Geodatabase và Personal Geodatabase: Geodatabase là định dạng chuẩn của ESRI, nó dùng để lưu trữ tất cả các dữ liệu theo chuẩn của ESRI. Trong Geodatabse chứa các dạng dữ liệu như: Features dataset, Features Class, Table. Kích thước của Geodatabase là không giới hạn.  Features Dataset Tương tự như Geodatabase, nhưng trong một Feature Dataset các lớp dữ liệu phải cùng hệ quy chiếu. Các feature class trong một feature dataset chỉ chứa dữ liệu dạng Annotation, điểm, đường hay vùng mà không chứa dữ liệu dạng bảng.  Features Class Là lớp dữ liệu chứa trong Geodabase hay Feature Dataset, và nhận hệ quy chiếu làm hệ quy chiếu của nó.  Shapefile Shapefile là định dạng đơn, Non-Topological lưu giữ vị trí địa lý và thông tin thuộc tính của các đối tượng đó. Một shapefile là một trong những định dạng có thể biên tập và chỉnh sửa trong ArcGIS. 3.1.2. Thao tác trong ArcGIS  Tạo Geodatabase Trong ArcCatalog, kích phải chuột vào file muốn lưu trữ Geodabase chọn New/File Geodatabase, xuất hiện một Geodatabase có tên là New File Geodatabase và đặt tên.  Tạo công cụ chuyển đổi hệ quy chiếu. Mở ArcToolbox chọn Data Management Tools /Projections and Transformations /Create Custom Geography Transformations, xuất hiện hộp thoại Create Custom Geography Transformations như hình 3.1. Hình 3.1. Hộp thoại Create Custom Geographic Transformation Trong đó: o Geography Transformations Name: tên công cụ chuyển đổi hệ quy chiếu. o Input Geography Coordinate System: hệ quy chiếu trước khi chuyển. o Output Geography Coordinate System: hệ quy chiếu sau khi chuyển. o Method: phương pháp chuyển. o Parameters: Các tham số tương ứng với các phương pháp chuyển: - X Axis Translation (meters) - Y Axis Translation (meters) - Z Axis Translation (meters) - X Axis Rotation (seconds) - Y Axis Rotation (seconds) - Z Axis Rotation (seconds) - Scale Deference. Sau đó nhấn OK sẽ hoàn thành quá trình tạo công cụ chuyển đổi hệ quy chiếu mới.  Chuyển hệ quy chiếu cho lớp dữ liệu. ArcGIS cho phép ta chuyển giữa các hệ quy chiếu của các lớp dữ liệu Vector hay các Feature Dataset. Trong ArcToolbox chọn Data Management Tools /Projection and Transfomations /Feature /Project, xuất hiện hộp thoại Project như hình 3.2. Hình 3.2. Hộp thoại Geographic Transformation Trong đó: o Input Dataset or Feature Class: lớp dữ liệu cần chyển đổi hệ quy chiếu o Input Coordinate System: hệ quy chiếu gốc của lớp dữ liệu cần chuyển o Output Dataset or Feature Class: tên lớp dữ liệu đã xuất sang hệ quy chiếu khác. o Output Coordinate System: hệ quy chiếu của lớp đầu ra. o Geography Transformation: công cụ chuyển đổi hệ quy chiếu. Kết thúc quá trình chuyển đổi hệ quy chiếu của lớp dữ liệu bằng cách bấm OK.  Kiểm tra và sửa lỗi đối tượng. Để tạo dữ liệu sửa lỗi Topology, sử dụng ArcCatalog để tạo lớp dữ liệu Topology bằng cách từ Feature Dataset HienTrang chọn New/Topology, xuất hiện hộp thoại New Topology và đặt tên cho lớp Topology. Hình 3.3. Hộp thoại New Topology Trong đó: o Add Rule: chọn các kiểu tìm kiếm lỗi giữa các lớp hoặc trên cùng một lớp. o Remove: loại bỏ kiểu tìm kiếm đã chọn. o Remove All: bỏ chọn tất cả các kiểu tìm kiếm. o Load Rules: đọc tập tin lưu trước đó về kiểu tìm kiếm lỗi này. o Save Rules: lưu các kiểu tìm kiếm này. Tại cửa sổ Add Rule, chọn các mối quan hệ tìm kiếm lỗi giữa các lớp với nhau. Trong đó:  Features of feature class: chọn lớp muốn tìm kiếm lỗi.  Rule: kiểu tìm kiếm lỗi.  Rule Description: mô tả thông tin cách thức tìm kiếm lỗi chọn trong Rule.  Show Error: hiện các lỗi có thể xảy ra. Cuối cùng chọn Finish để chương trình tự động tìm kiếm các lỗi chứa trong các đối tượng của lớp dữ liệu đã được chọn kiểm tra lỗi. Sau khi kiểm tra lỗi, chương trình sẽ thống kê các lỗi có trong các đối tượng mà ta đã chọn. Để sửa lỗi cho các đối tượng đã được tìm kiếm lỗi, chọn lớp đối tượng cần sửa lỗi chọn Edit Features/Start Editing rồi bấm vào biểu tượng Error Inspector. Một số công cụ dùng để hiệu chỉnh lỗi Topology: - Edit Vertices: dùng để thao tác với các điểm node gồm di chuyển vị trí node, thêm node hoặc xóa node. - Split tool: dùng để cắt các đường line. - Merge: dùng để gộp các feature rời rạc lại với nhau. - Explode Multi-part Feature: dùng để tách các đoạn thẳng đã gộp bởi Merge. Các lỗi topology thường gặp: - Must not overlap (polygon) là lỗi thường gặp khi các vùng chồng lên nhau Hiệu chỉnh bằng cách dùng lệnh Subtract để xóa bỏ phần chung hoặc Merge để gộp nhiều vùng lại hoặc dùng Create feature để tạo một vùng mới từ phần chung của hai vùng. - Must not have gaps (polygon) là lỗi xuất hiện khoảng trống giữa các polygon. Hiệu chỉnh bằng cách sử dụng lệnh Create feature để tạo một vùng mới cho khoảng trống đấy. 3.2. Kết quả  Cập nhật dữ liệu hành chính cho các tỉnh thuộc lưu vực sông Sài Gòn Đồng Nai Dữ liệu hành chính thuộc phần chuyên đề dữ liệu nền của cơ sở dữ liệu địa lý khu vực sông Sài Gòn-Đồng Nai. Khung cơ sở dữ liệu hay giản đồ cơ sở dữ liệu (GeoDatabase schema) của cơ sở dữ liệu địa lý lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai được xây dựng dựa trên quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chuẩn thông tin địa lý cơ sở (Thông tư 02/2012/TT-BTNMT ban hành ngày 19 tháng 02 năm 2012), các đặc tính của lớp dữ liệu hành chính được thể hiện trong bảng 3.1 Bảng 3.1. Đặc tính lớp dữ liệu hành chính. Lớp dữ liệu Tên lớp dữ liệu Loại Tên trường MaRG Đường ranh giới Mô tả trường thuộc tính Mã phân loại Kiểu Độ dữ liệu rộng Integer 2 ranh giới HC_Ranhgioi_tinh.shp Đường LoaiRG tỉnh Tên loại ranh Character 20 giới MaTinh Mã tỉnh, Integer 2 Character 30 Float 10.4 Integer 2 thành phố Vùng địa giới tỉnh HC_Diagioi_tinh.shp Vùng TenTinh Tên tỉnh, thành phố DienTich Diện tích (km2) MaRG Đường ranh giới Mã phân loại ranh giới HC_Ranhgioi_huyen.shp Đường LoaiRG huyện Tên loại ranh Character 20 giới MaTinh Mã tỉnh, Integer 2 Character 30 Integer 3 thành phố Vùng địa giới HC_Diagioi_huyen.shp Vùng TenTinh Tên tỉnh, thành phố huyện MaHuyen Mã quận, huyện TenHuyen Tên tỉnh, Character 30 Float 10.4 Integer 2 thành phố DienTich Diện tích (km2) MaRG Mã phân loại Đường ranh giới ranh giới HC_Ranhgioi_xa.shp Đường LoaiRG xã Tên loại ranh Character 20 giới Các bước tiến hành cập nhật dữ liệu hành chính (ví dụ tỉnh Bình Dương) bằng phần mềm ArcGIS gồm:  Mở file BD_DiaPhanHanhChinh_CapTinh.shp  Mở Bảng thuộc tính và thêm trường “MS_Tinh”, “Ten_Tinh”. Điền tên trường và chọn kiểu dữ liệu như ở hình 3.4. Hình 3.4. Chức năng Add Field  Chọn Start Editing và bắt đầu cập nhật dữ liệu.  Kết thúc bằng Stop Editing và lưu lại file đã chỉnh sửa.  Kết quả thu được sau khi hoàn chỉnh lần lượt các cấp tỉnh, huyện, xã của khu vực tỉnh Bình Dương thuôc lưu vực sông Sài Gòn-Đồng Nai như hình 3.5. Hình 3.5. Hoàn chỉnh cập nhật dữ liệu cho khu vực thuộc tỉnh Bình Dương  Cập nhật các địa danh lên bản đồ sử dụng ArcGIS kết hợp Google Earth Để giúp người xem có thể định hướng được trên bản đồ sản phẩm sau này, các địa danh nổi bật được đưa vào bản đồ gồm có sân bay, nhà ga, trường học, công viên, khu công nghiệp, khu dân cư và các điểm công trình như cầu đường bộ, phà như hình 3.6. Hình 3.6. Cập nhật địa danh lên bản đồ khu vực TP. Hồ Chí Minh Chương 4 Kết luận và kiến nghị 4.1. Kết luận Qua 2 tháng thực tập tại Trung tâm, em đã được Thầy cô và anh chị nhiệt tình hướng dẫn cho em về Hệ thống thông tin Địa lý. Thông qua những phần công việc được giao để em vận dụng kiến thức đã học vào thực hành. Đợt thực tập ở Trung tâm là cơ hội bổ ích cho em được làm việc trong một môi trường thực tế với tác phong công sở và giúp em có những cái nhìn ban đầu để tránh khỏi những bỡ ngỡ khi làm việc sau này. Qua quá trình thực tập, bên cạnh nhận ra được điểm yếu cần phải khắc phục của bản thân, em cũng đã được củng cố kiến thức để chuẩn bị sẵn sàng cho quá trình làm luận văn tốt nghiệp sắp tới. 4.1. Kiến nghị Ở Trung tâm, Thầy cô và các anh chị đều có những công việc riêng, các bạn sinh viên nên chủ động để được học hỏi và thực hành nhiều trong lĩnh vực ArcGIS và viễn thám. Đồng thời, nên chuẩn bị tâm lý và sức khỏe chu đáo để có được thời gian thực tập hiệu quả.