Báo cáo khoa học: "Phát triển Hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thiết kế công trình xây dựng"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

103
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thiết kế các công trình xây dựng, dữ liệu địa lý luôn đóng một vai trò quan trọng. Nhằm khai thác có hiệu quả các thông tin dạng này, cần thiết phải xây dựng các hệ thống thông tin địa lý chuyên dụng. Bài viết giới thiệu tóm tắt các kết quả nghiên cứu đang đ-ợc áp dụng để xây dựng các hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thiết kế công trình xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Phát triển Hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thiết kế công trình xây dựng"

Ph¸t triÓn HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý hç trî thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng TS. ng« ®¨ng quang Bé m«n Tù ®éng ho¸ thiÕt kÕ cÇu ®−êng Khoa C«ng tr×nh - Tr−êng §HGTVT Tãm t¾t: Trong thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, d÷ liÖu ®Þa lý lu«n ®ãng mét vai trß quan träng. Nh»m khai th¸c cã hiÖu qu¶ c¸c th«ng tin d¹ng nμy, cÇn thiÕt ph¶i x©y dùng c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý chuyªn dông. Bμi viÕt giíi thiÖu tãm t¾t c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®ang ®−îc ¸p dông ®Ó x©y dùng c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý hç trî thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng. Summary: In design of civil constructions the geographical informations always play a important role. In order to exploit this information efficiently some specialized Geographic Information Systems (GIS) should be build. This paper introduces brieftly some research results being applied in development of GIS to support the design of civil constructions. th«ng tin ®Þa lý. Phô thuéc vµo c¸c øng dông I. ®Æt vÊn ®Ò chuyªn m«n cô thÓ cã thÓ cã c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý kh¸c nhau. ViÖc thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng ®ßi hái ph¶i xö lý mét l−îng lín th«ng tin ®a d¹ng Bµi viÕt nµy tr×nh bµy mét sè nghiªn cøu vµ tõ c¸c nguån rÊt kh¸c nhau. RÊt nhiÒu ph¸t triÓn hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý kh¸c nhau th«ng tin trong sè ®ã cã liªn quan trùc tiÕp hç trî thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng ®· vµ ®ang hoÆc gi¸n tiÕp ®Õn c¸c yÕu tè cã tÝnh ®Þa lý ®−îc tiÕn hµnh t¹i Bé m«n Tù ®éng ho¸ ThiÕt nh− ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, thñy v¨n, m«i tr−êng kÕ CÇu ®−êng, Khoa C«ng tr×nh. v.v. cña n¬i ®Æt c«ng tr×nh hoÆc c¶ mét khu vùc. II. Kh¸i niÖm vÒ HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý Cho ®Õn nay, c¸c th«ng tin kÓ trªn hÇu hÕt ®Òu ®−îc kh¶o s¸t trùc tiÕp khi h×nh thµnh Víi c¸c tiÕn bé v−ît bËc cña c¸c c«ng c¸c dù ¸n x©y dùng vµ sau ®ã ®−îc qu¶n lý nghÖ phÇn cøng vµ phÇn mÒm, c¸c hÖ thèng mét c¸ch rêi r¹c hoÆc ë d¹ng tÜnh nh− b¸o th«ng tin ®ang ngµy cµng trë nªn hoµn thiÖn c¸o, b¶n vÏ, v.v. hoÆc ë c¸c c¬ së d÷ liÖu vµ hç trî ngµy cµng tèt h¬n c¸c ho¹t ®éng riªng biÖt. ViÖc truy cËp vµ khai th¸c chóng cña con ng−êi. Víi c¸c hÖ thèng thÝch hîp, cho c¸c dù ¸n x©y dùng míi ®Òu ®−îc thùc c¸c d÷ liÖu do m¸y tÝnh xö lý ®−îc ngµy cµng hiÖn rÊt khã kh¨n. trë nªn ®a d¹ng, phong phó vµ hoµn chØnh h¬n. HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý (Geographic §Æc ®iÓm cña c¸c th«ng tin cã tÝnh ®Þa lý Infor-mation System - GIS) lµ c¸c hÖ thèng (th«ng tin ®Þa lý) lµ chóng g¾n liÒn víi vÞ trÝ vµ tÝch hîp, cã nhiÖm vô thu thËp, xö lý, qu¶n lý h×nh d¹ng cô thÓ trong kh«ng gian cña c¸c ®èi vµ thÓ hiÖn c¸c th«ng tin cã liªn quan ®Õn ®Þa t−îng vµ do ®ã ®ßi hái c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý lý (hay cßn gäi lµ th«ng tin ®Þa lý) cña c¸c ®èi thÝch hîp. §Ó hç trî cho viÖc qu¶n lý, l−u tr÷ t−îng trong mét vïng l·nh thæ hoÆc mét quèc vµ xö lý c¸c th«ng tin d¹ng nµy, mét kiÓu hÖ gia. C¸c ®èi t−îng ®Þa lý th−êng chøa hai lo¹i thèng th«ng tin míi ®· h×nh thµnh - HÖ thèng
cña m×nh d−íi d¹ng c¸c hÖ th«ng tin ®Þa lý tù th«ng tin c¬ b¶n: th«ng tin h×nh häc nh− h×nh d¹ng vµ vÞ trÝ cña ®èi t−îng trong kh«ng gian do. C¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Mü, Canada, vµ c¸c th«ng tin chuyªn ®Ò, lµ c¸c th«ng tin Anh, §øc ®· ®Ó c¸c th«ng tin vÒ m¹ng l−íi t−¬ng øng víi mét nhu cÇu sö dông nhÊt ®Þnh ®−êng bé, ®−êng thuû vµ ®−êng s¾t cña m×nh nµo ®ã, nh− sè lµn xe vµ cÊp t¶i träng cña lªn m¹ng Internet. tuyÕn ®−êng, v.v... (h×nh 1). VÒ mÆt cÊu tróc hÖ thèng, c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý th−êng bao gåm c¸c §èi t−îng bé phËn chÝnh lµ mét hoÆc §Þa lý nhiÒu c¬ së d÷ liÖu, mét hÖ thèng xö lý vµ c¸c giao diÖn D÷ liÖu D÷ liÖu h×nh lµm nhiÖm vô truy nhËp vµ chuyªn ®Ò häc truy xuÊt còng nh− thÓ hiÖn, tr×nh bµy d÷ liÖu (h×nh vÏ 2). Tªn (Hè khoan A) To¹ ®é gèc (1,2,3) C¸c th«ng tin ®−îc qu¶n lý Líp ®Þa chÊt (4) Gãc (30) vµ l−u tr÷ trong c¸c c¬ së d÷ ChiÒu s©u (H30) H×nh d¹ng (§iÓm) liÖu. C¸c th«ng tin nµy ®−îc xö lý theo c¸c yªu cÇu nhÊt ®Þnh vµ tr×nh bµy ë c¸c d¹ng H×nh 1. Th«ng tin ®Þa lý thÝch hîp th«ng qua hÖ thèng thÓ hiÖn. Víi sù ph¸t triÓn cña ph−¬ng C¸c th«ng tin ®Þa lý, cho ®Õn nay, ®−îc ph¸p h−íng ®èi t−îng, th«ng tin trong c¸c hÖ thÓ hiÖn hÇu hÕt d−íi d¹ng c¸c b¶n ®å, vÝ dô, thèng th«ng tin ®Þa lý hiÖn ®¹i ®−îc tæ chøc b¶n ®å hµnh chÝnh, b¶n ®å ®Þa h×nh v.v..., víi thµnh c¸c ®èi t−îng. §iÒu nµy gióp cho viÖc kh¶ n¨ng t−¬ng ®èi h¹n chÕ trong viÖc xö lý chuyÓn giao th«ng tin gi÷a c¸c hÖ thèng cã vµ thÓ hiÖn th«ng tin. C¸c hÖ thèng th«ng tin thÓ ®−îc thùc hiÖn mét c¸ch dÔ dµng vµ ®Çy ®Þa lý, khi ra ®êi, ®· t¹o ra mét m«i tr−êng ®ñ h¬n so víi c¸c ph−¬ng ph¸p tæ chøc th«ng thèng nhÊt cho c¸c lo¹i th«ng tin nµy. Chóng tin kh¸c. Trong c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý, kh«ng ®¬n gi¶n lµ c¸c b¶n ®å sè ho¸ (digital- c¸c nhãm th«ng tin kh¸c nhau ®−îc tæ chøc ized map): víi viÖc tÝch hîp ngµy cµng réng thµnh c¸c líp (layer) cã ®é ®éc lËp t−¬ng ®èi r·i c¸c lo¹i d÷ liÖu, c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa víi nhau. Gi÷a c¸c líp nµy cã thÓ tån t¹i c¸c lý cã thÓ ®−îc ¸p dông ®Ó xö lý c¸c th«ng tin liªn hÖ ®Ó, qua ®ã, hÖ thèng cã thÓ thùc hiÖn rÊt ®a d¹ng nh−: ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, ph©n bè c¸c tÝnh to¸n nhÊt ®Þnh víi th«ng tin ë c¸c líp ®Êt ®ai, m«i tr−êng, d©n c−, n−íc ngÇm, ph¸t kh¸c nhau. D÷ liÖu ®−a vµo c¸c hÖ thèng triÓn c«ng nghiÖp, m¹ng l−íi giao th«ng v.v... th«ng tin ®Þa lý cã thÓ ë c¸c d¹ng rÊt kh¸c Ngoµi ra c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý cßn cho nhau: d¹ng ch÷-sè (alpha-numeric), b¶n vÏ phÐp thùc hiÖn c¸c tÝnh to¸n ®¸nh gi¸ c¸c (graphic) hoÆc h×nh ¶nh (image). C¸c ®èi th«ng tin nµy víi nhau, vÝ dô so s¸nh sù ph¸t t−îng h×nh häc trong c¸c hÖ thèng th«ng tin triÓn cña m¹ng l−íi giao th«ng víi sù ph©n bè ®Þa lý cã thÓ tån t¹i d−íi d¹ng vec-t¬ hoÆc c¸c d©n c− hoÆc ph¸t triÓn c«ng nghiÖp trong mét tranh tÜnh (raster) cßn c¸c thuéc tÝnh cña khu vùc. Trong thêi gian gÇn ®©y, c¸c hÖ chóng tån t¹i d−íi d¹ng ch÷ - sè. C¸c ®èi thèng th«ng tin ®Þa lý ®−îc −u tiªn ph¸t triÓn ë t−îng vec-t¬ cã thÓ cã ®−îc tõ c¸c ®èi t−îng rÊt nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. NhiÒu n−íc ®· raster th«ng qua qu¸ tr×nh vec-t¬ ho¸. c«ng khai ho¸ mét phÇn c¸c th«ng tin ®Þa lý
nguån d÷ liÖu (Data source) mµ kh«ng phô III. Ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng th«ng thuéc vµo tÝnh chÊt vËt lý cña b¶n th©n c¬ së tin ®Þa lý hç trî thiÕt kÕ c«ng d÷ liÖu. tr×nh x©y dùng 3.1.2. Khèi xö lý C¸c Ch−¬ng tr×nh hç trî ThiÕt kÕ Khèi xö lý cña hÖ thèng ®−îc thiÕt kÕ vµ x©y dùng ®éc Khèi Giao diÖn cña lËp víi c¬ së d÷ liÖu vµ khèi thÓ HT Th«ng Tin §Þa lý hiÖn cña hÖ thèng. §iÒu nµy ®¶m b¶o tÝnh mÒm dÎo vµ dÔ Khèi x− lý cña HT më réng cña toµn bé hÖ thèng. Th«ng Tin §Þa lý §Ó dÔ dµng kÕt nèi víi c¸c hÖ thèng phÇn mÒm kh¸c (cã thÓ Th«ng tin D©n c−, C¬ së d÷ liÖu ®−îc ph¸t triÓn b»ng c¸c ng«n Kinh tÕ … Th«ng tin §Þa lý ng÷ kh¸c nhau, khèi xö lý ®−îc x©y dùng thµnh c¸c th− viÖn Th«ng Tin §Þa Th«ng Tin §Þa Th«ng Tin Thuû COM (Component Object h×nh chÊt v¨n Model). T−¬ng øng víi c¸c nhiÖm vô ®· ®−îc ®Þnh nghÜa, H×nh 2. CÊu tróc hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý hç trî thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng hÖ thèng cã c¸c m«-®un xö lý d÷ liÖu ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, thuû C«ng t¸c thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng, v¨n, v.v. KÕt qu¶ xö lý d÷ liÖu ë mçi m«-®un nh− ®· nªu ë trªn, bao gåm xö lý rÊt nhiÒu cã thÓ ®−îc chuyÓn trùc tiÕp ®Õn c¸c m«-®un th«ng tin cã liªn quan trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp kh¸c th«ng qua c¸c giao diÖn hoÆc ®−îc l−u ®Õn yÕu tè ®Þa lý. Víi c¸c hÖ thèng th«ng tin tr÷ ë c¬ së d÷ liÖu. ®Þa lý, c¸c th«ng tin nµy ®−îc qu¶n lý, xö lý vµ 3.1.3. Khèi giao diÖn tÝch hîp víi nhau ®Ó hç trî mét c¸ch tèi −u cho c¸c hÖ thèng phÇn mÒm x©y dùng. §Ó cã thÓ kÕt hîp mét c¸ch cã hiÖu qu¶ víi c¸c hÖ thèng ch−¬ng tr×nh hç trî thiÕt kÕ 3.1. CÊu tróc hÖ thèng kh¸c ®ang ®−îc sö dông hoÆc sÏ ®−îc ph¸t 3.1.1. C¬ së d÷ liÖu triÓn, khèi giao diÖn cña hÖ thèng ®−îc lùa CÊu tróc c¬ b¶n cña hÖ thèng ®−îc tr×nh chän lµ hÖ thèng AutoCAD cña Autodesk. §Ó bµy trong h×nh vÏ 2. Toµn bé c¸c th«ng tin ®Þa AutoCAD cã thÓ xö lý mét c¸ch th«ng minh lý cÇn thiÕt cho c«ng t¸c thiÕt kÕ c«ng tr×nh c¸c ®èi t−îng ®Þa lý cña hÖ thèng, mét hÖ ®−îc l−u tr÷ trong mét c¬ së d÷ liÖu quan hÖ thèng ®èi t−îng chuyªn dông ®· ®−îc ph¸t chung. VÒ nguyªn t¾c, c¬ së d÷ liÖu nµy cã triÓn b»ng c¸ch kÕ thõa c¸c ®èi t−îng tõ th− thÓ ®−îc lùa chän bÊt kú, tuy nhiªn, ®Ó thuËn viÖn h−íng ®èi t−îng ObjectARX cña tiÖn cho ph¸t triÓn hiÖn t¹i, phÇn mÒm c¬ së AutoCAD. d÷ liÖu MS-Access cña Microsoft ®· ®−îc lùa 3.2. Xö lý th«ng tin ®Þa h×nh chän sö dông. §Ó cã thÓ thay thÕ c¬ së d÷ Trong c«ng t¸c thiÕt kÕ vµ x©y dùng c«ng liÖu khi nhu cÇu vÒ d÷ liÖu thay ®æi, hÖ thèng tr×nh, ®Æc biÖt lµ c¸c c«ng tr×nh ®−êng, c¸c hiÖn nay lµm viÖc víi c¬ së d÷ liÖu qua giao th«ng tin ®Þa h×nh th−êng ®ãng mét vai trß kh¸ diÖn ODBC (Open Database Connectivity). quyÕt ®Þnh trong viÖc ®Þnh tuyÕn vµ x¸c ®Þnh Th«ng qua giao diÖn nµy, c¸c hÖ thèng phÇn khèi l−îng thi c«ng c«ng tr×nh. mÒm lµm viÖc víi c¬ së d÷ liÖu th«ng qua
HÖ thèng th«ng tin ®Þa h×nh cã nhiÖm vô HiÖn t¹i cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó x©y l−u tr÷, qu¶n lý, tÝnh to¸n xö lý vµ thÓ hiÖn c¸c dùng m« h×nh ®Þa h×nh sè nh− ph−¬ng ph¸p th«ng tin ®Þa h×nh cña khu vùc nh− ®iÓm ®o, l−íi quy t¾c, ph−¬ng ph¸p l−íi tam gi¸c bÊt c¸c bÒ mÆt sè, c¸c vÞ trÝ ®Þa h×nh ®Æc biÖt nh− quy t¾c Delaunay. §Ó x©y dùng m« h×nh ®Þa c«ng tr×nh nh©n t¹o, c¸c ®Þa vËt tù nhiªn, v.v. h×nh sè, ph−¬ng ph¸p l−íi tam gi¸c Delaunay Th«ng tin c¸c ®iÓm ®o ®−îc nhËp tõ c¸c ®· ®−îc lùa chän. §©y lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc nguån d÷ liÖu kh¸c nhau vµ ®−îc l−u tr÷ d−íi d¹ng c¸c b¶ng cña c¬ së d÷ liÖu. Trªn c¬ së dïng kh¸ phæ biÕn hiÖn nay do tÝnh phï hîp c¸c th«ng tin tõ c¸c ®iÓm ®o nµy, hÖ thèng sÏ víi ®Þa m¹o cña nã mÆc dï thuËt to¸n x©y x©y dùng m« h×nh ®Þa h×nh sè ph¶n ¸nh chÝnh dùng l−íi tam gi¸c nµy rÊt khã ®Ó lËp tr×nh. x¸c ®Þa m¹o cña khu vùc kh¶o s¸t còng nh− H×nh vÏ 3 tr×nh bµy kÕt qu¶ thÓ hiÖn trong m«i lµm c¬ së ®Ó ph¸t triÓn c¸c øng dông kh¸c tr−êng AutoCad m« h×nh ®Þa h×nh sè cña mét nh− tÝnh to¸n ®−êng ph©n thuû, tô thuû còng khu vùc ®−îc x©y dùng theo ph−¬ng ph¸p l−íi nh− l−u vùc vµ tÝnh to¸n c¸c khèi l−îng ®µo ®¾p vÒ sau. M« h×nh ®Þa h×nh sè còng ®−îc sö tam gi¸c Delaunay ®−îc ph¸t triÓn t¹i Bé m«n dông ®Ó kiÓm tra tÝnh thÝch hîp cña c¸c thiÕt Tù ®éng ho¸ ThiÕt kÕ CÇu ®−êng. kÕ c«ng tr×nh trªn c¸c m« h×nh 3 chiÒu. H×nh 3. M« h×nh ®Þa h×nh sè to¸n ®−îc c¸c th«ng tin ®Þa chÊt ë tõng ®Þa 3.3. Xö lý th«ng tin ®Þa chÊt ®iÓm c«ng tr×nh. T−¬ng tù th«ng tin ®Þa h×nh, c¸c th«ng tin ViÖc néi suy ®Ó x©y dùng bÒ mÆt ®Þa chÊt ®Þa chÊt ®−îc qu¶n lý d−íi d¹ng d÷ liÖu cña ®−îc thùc hiÖn dùa trªn ®a gi¸c Voronoi. §a c¸c hç khoan ®Þa chÊt rêi r¹c trong c¸c b¶ng gi¸c Voronoi ®−îc t¹o ra tõ hÖ thèng ®−êng cña c¬ së d÷ liÖu quan hÖ. Bªn c¹nh c¸c kh¶ trung trùc cña c¸c tam gi¸c Delaunay ®· ®−îc n¨ng vÒ l−u tr÷, qu¶n lý vµ tr×nh bµy d−íi d¹ng nªu lªn ë phÇn trªn vµ ph¶n ¸nh chÝnh x¸c c¸c b¸o c¸o c¸c th«ng tin ®Þa chÊt ë c¸c hè miÒn ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÓm. Dùa theo khoan cña khu vùc, hÖ thèng th«ng tin ®Þa nguyªn t¾c nµy, miÒn ¶nh h−ëng cña tõng hç chÊt cßn cã kh¶ n¨ng x©y dùng c¸c bÒ mÆt khoan ®Þa chÊt sÏ ®−îc x¸c ®Þnh vµ tõ ®ã x©y ®Þa chÊt ë d¹ng 3 chiÒu trªn c¬ së néi suy. Tõ dùng c¸c bÒ mÆt ®Þa chÊt cho tõng khu vùc. c¸c bÒ mÆt ®Þa chÊt nµy, hÖ thèng cã thÓ tÝnh
H×nh vÏ 4 tr×nh bµy hÖ thèng ®a gi¸c Voronoi cña hÖ thèng ®iÓm lµ c¸c hè khoan ®Þa chÊt. iV. KÕt luËn Trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng, c¸c th«ng tin ®Þa lý lu«n ®ãng c¸c vai trß quan träng. §Ó c¸c th«ng tin nµy cã thÓ ®−îc sö dông mét c¸ch cã hiÖu qu¶, cÇn thiÕt ph¶i ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý chuyªn dông cã kh¶ n¨ng qu¶n lý, l−u tr÷ vµ xö lý chóng mét c¸ch cã hÖ thèng. C¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý ®−îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn t¹i Bé m«n Tù ®éng ho¸ ThiÕt kÕ CÇu ®−êng lµ c¸c hÖ thèng chuyªn dông lµm c¬ së th«ng tin cho c¸c c«ng t¸c thiÕt kÕ c«ng tr×nh x©y dùng. H×nh 4. §a gi¸c Voronoi lμm c¬ së ®Ó x©y dùng c¸c bÒ mÆt ®Þa chÊt Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Ralf Bill. C¬ së cña c¸c hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý, tËp 1, 2 (Grundlage der Geo-Informations systeme - Nguyªn b¶n tiÕng §øc). NXB Wichmann, 1999. [2]. Ng« §¨ng Quang. X©y dùng hÖ thèng th«ng tin tÝch hîp cho ngµnh x©y dùng. T¹p chÝ Khoa häc Giao th«ng vËn t¶i, sè 5, 2003♦