Tài liệu BẢN ĐỒ HỌC pdf

Giáo trình gồm 7 chương với các nội dung chính: Chương 1: Tổng quan về bản đồ học Chương 2: Lý thuyết chung về phép chiếu bản đồ Chương 3: Tổ chức thành lập và tổng quát hoá bản đồ Chươ

BẢN ĐỒ HỌC

LỜI NÓI ĐẦU

Trong mọi thời đại, bản đồ luôn giữ một vai trò quan trọng trong tất cả mọi lĩnh vực của cuộc sống Vì vậy, việc học tập và nghiên cứu lĩnh vực khoa học kỹ thuật về bản đồ là hết sức cần thiết Nhằm phù hợp với chương trình giảng dạy mới, phục vụ học tập và nghiên cứu, nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên trong

các trường đại học, chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình “Bản đồ học”

Giáo trình gồm 7 chương với các nội dung chính:

Chương 1: Tổng quan về bản đồ học Chương 2: Lý thuyết chung về phép chiếu bản đồ Chương 3: Tổ chức thành lập và tổng quát hoá bản đồ Chương 4: Phân loại các bản đồ và tập bản đồ

Chương 5: Các phương pháp thành lập, hiệu chỉnh bản đồ Chương 6: Thiết kế biên tập và thành lập bản đồ

Chương 7: Sử dụng bản đồ Giáo trình này nhằm phục vụ sinh viên ngành bản đồ và các ngành học khác có liên quan, quan tâm tới công nghệ sản xuất bản đồ

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã cố gắng diễn đạt xúc tích, cập nhật những thông tin mới, những thay đổi liên quan tới lĩnh vực bản đồ do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Song do thời gian và khả năng có hạn nên cuốn sách vẫn không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách này được hoàn chỉnh hơn trong đợt tái bản lần sau

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ HỌC 5

1.1 Đối tượng và nhiệm vụ của bản đồ 5

1.2 Định nghĩa và tính chất bản đồ 7

1.3 Phân loại bản đồ 8

1.4 Các yếu tố của bản đồ 9

1.5 Lược sử phát triển của bản đồ học 10

1.6 Triển vọng phát triển của bản đồ học 21

1.7 Vai trò của bản đồ trong thực tiễn và khoa học 22

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ 24

2.1 Lý thuyết chung về phép chiếu bản đồ 24

2.2 Phân loại phép chiếu bản đồ 33

2.3 Phân mảnh và đánh số bản đồ địa hình 66

CHƯƠNG 3: TỔ CHỨC THÀNH LẬP VÀ TỔNG QUÁT HOÁ BẢN ĐỒ…74 3.1 Công tác tổ chức thành lập bản đồ 74

3.2 Tổng quát hoá bản đồ 79

CHƯƠNG 4: PHÂN LOẠI CÁC BẢN ĐỒ VÀ TẬP BẢN ĐỒ 94

4.1 Các nguyên tắc phân loại bản đồ 94

4.2 Phân loại bản đồ theo tỷ lệ và lãnh thổ 96

4.3 Phân loại bản đồ theo nội dung 97

4.4 Phân loại bản đồ theo mục đích sử dụng 100

4.5 Các kiểu bản đồ địa lý 102

4.6 Những khái niệm cơ bản về tập bản đồ 105

CHƯƠNG 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP HIỆU CHỈNH BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 110

5.1 Bản đồ địa hình 110

5.2 Bản đồ địa hình khái quát………

110 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ BIÊN TẬP VÀ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 139

6.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế, biên tập và thành lập bản đồ 139

6.2 Thiết kế bản đồ 148

6.3 Các công tác chuẩn bị và biên tập bản đồ 166

6.4 Lý thuyết chung về thành lập bản đồ gốc 177

6.5 Các thiết bị kỹ thuật được sử dụng trong sản xuất bản đồ 187

6.6 Thiết kế biên tập và thành lập bản đồ địa lý chung 190

6.7 Thiết kế biên tập và thành lập bản đồ chuyên đề 200

CHƯƠNG 7: SỬ DỤNG BẢN ĐỒ 211

7.1 Khái niệm chung 211

7.2 Các phương pháp xác định một số yếu tố trên bản đồ 211

7.3 Xác định một số chỉ tiêu hình thái 213

7.4 Độ chính xác của bản đồ và độ chính xác kỹ thuật 215

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 211

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ BẢN ĐỒ HỌC 1.1 Đối tượng và nhiệm vụ của bản đồ

Bản đồ học là lĩnh vực khoa học kỹ thuật về bản đồ, về các tính chất, phương pháp thành lập và sử dụng bản đồ

Đối tượng nhận thức của bản đồ học là không gian cụ thể của các đối tượng, hiện tượng thực tế khách quan và những biến đổi của chúng theo thời gian

Bản đồ học bao gồm các vấn đề rộng lớn về bản chất và phương pháp truyền đạt thể hiện các thông tin về tự nhiên và xã hội của bề mặt khu vực bản

đồ thể hiện Rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật có liên quan và cần sử dụng bản đồ Bản đồ rất cần cho sự phát triển kinh tế quốc dân, cho tìm kiếm và quản lý tài nguyên, khoáng sản, cho thiết kế các công trình công, nông nghiệp, cho quy hoạch, quản lý đất đai,

Hiện nay bản đồ là tài liệu quan trọng để giải quyết các nhiệm vụ khoa học kỹ thuật, là phương pháp thể hiện thông tin trong hệ thống thông tin địa lý của mỗi khu vực và quốc gia

Bản đồ học bao gồm nhiều bộ môn khoa học kỹ thuật có quan hệ chặt chẽ với nhau, nhưng mỗi bộ môn lại có chức năng riêng:

- Cơ sở lý thuyết của bản đồ (bản đồ học đại cương): Nghiên cứu bản đồ

các loại, tính chất và các yếu tố của bản đồ, khả năng sử dụng các bản đồ trong thực tế, lịch sử phát triển của bản đồ học

- Toán bản đồ: Nghiên cứu các phương pháp chiếu bề mặt toán học (elipxôit

hoặc mặt cầu) của trái đất lên mặt phẳng, các tính chất, các phương pháp đánh giá và lựa chọn các phép chiếu bản đồ và các yếu tố khác thuộc cơ sở toán học của bản đồ

- Thiết kế và thành lập bản đồ: Đó là một trong những bộ môn quan

trọng nhất của bản đồ học Nó nghiên cứu và xây dựng lý thuyết tổng quát hoá bản đồ, công nghệ thiết kế bản đồ, các nguyên tắc biên tập và thành lập bản đồ bằng phương pháp trong phòng

- Trỡnh bày bản đồ: Nghiờn cứu cỏc phương phỏp và phương tiện trỡnh

bày màu sắc và hỡnh vẽ của cỏc bản đồ, đồng thời nghiờn cứu những vấn đề thiết kế cỏc ký hiệu quy ước

- In bản đồ: Nghiờn cứu cỏc phương phỏp chế in và in hàng loạt cỏc bản đồ

- Sử dụng bản đồ: Đú là bộ phận của bản đồ học, trong đú nghiờn cứu

những phương hướng và phương phỏp sử dụng cỏc bản đồ và đỏnh giỏ độ tin cậy, độ chớnh xỏc của cỏc kết quả thu nhận từ bản đồ

- Kinh tế và tổ chức sản xuất bản đồ: Mụn học này nghiờn cứu về cỏc

mặt kinh tế và cỏc biện phỏp tổ chức hợp lý hoỏ sản xuất bản đồ

- Tự động hoỏ sản xuất bản đồ: Nghiờn cứu, ứng dụng cỏc thành tựu

khoa học kỹ thuật (điện tử - tin học, cơ khớ hoỏ, điều khiển học, ) vào cỏc cụng đoạn sản xuất bản đồ

Bản đồ học cú liờn quan chặt chẽ với nhiều bộ mụn khoa học khỏc, đặc biệt là với trắc địa cao cấp, trắc địa địa hỡnh, thiờn văn học, địa lý học Những mối quan hệ đú hầu hết là cú tớnh chất hai chiều Bản đồ học dựng cỏc kết quả nghiờn cứu của cỏc mụn khoa học đú để biờn soạn nội dung bản đồ hoặc làm cơ

sở toỏn học để thiết kế nội dung Cỏc khoa học khỏc dựng bản đồ và cỏc phương phỏp bản đồ để giải quyết những vấn đề thực tế của mỡnh

Trắc địa cao cấp, thiờn văn học và trọng lực học cung cấp cho bản đồ những

số liệu về hỡnh dạng, kớch thước trỏi đất, toạ độ cỏc điểm của lưới khống chế đo đạc Trắc địa địa hỡnh và trắc địa ảnh bằng cỏc phương phỏp đo vẽ khỏc nhau, cung cấp cho bản đồ học những tài liệu bản đồ đầu tiờn trờn để nghiờn cứu bề mặt trỏi đất và là tài liệu gốc để xõy dựng cỏc bản đồ khỏc

Địa lý học nghiờn cứu bản chất của hiện tượng tự nhiờn, kinh tế - xó hội, nguồn gốc của chỳng, những mối quan hệ tương quan và sự phõn bố của chỳng trờn mặt đất Đú chớnh là cơ sở phản ỏnh đỳng đắn cỏc đối tượng và cỏc hiện tượng trờn bản đồ

Ngoài ra, bản đồ học cũn cú mối liờn hệ với nhiều mụn khoa học khỏc như địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng, lịch sử,…

1.2 Định nghĩa và tính chất bản đồ

a Định nghĩa

Bản đồ là sự biểu thị khái quát, thu nhỏ bề mặt trái đất hoặc bề mặt của

thiên thể khác trên mặt phẳng trong một phép chiếu xác định, nội dung của bản

đồ được biểu thị bằng hệ thống ký hiệu quy ước Đó chính là định nghĩa chung

Các đối tượng và hiện tượng được biểu thị bằng ngôn ngữ của bản đồ -

đó là hệ thống các ký hiệu quy ước

Cơ sở toán học của bản đồ, sự tổng quát hóa các yếu tố nội dung và sự thể hiện các đối tượng và hiện tượng bằng các ký hiệu bản đồ - đó chính là ba đặc tính

cơ bản phân biệt giữa bản đồ với các hình thức khác biểu thị bề mặt trái đất

b Các tính chất cơ bản của bản đồ

Bản đồ có những tính chất cơ bản là: tính trực quan, tính đo được và thông tin

a- Tính trực quan của bản đồ: Được biểu hiện ở chỗ là bản đồ cho ta khả

năng bao quát và tiếp thu nhanh chóng những yếu tố chủ yếu và quan trọng nhất của nội dung bản đồ Một trong những tính chất ưu việt của bản đồ là khả năng bao quát, biến cái không nhìn thấy thành cái nhìn thấy được Bản đồ tạo

ra mô hình trực quan của lãnh thổ, nó phản ánh các tri thức về các đối tượng hoặc các hiện tượng được biểu thị Bằng bản đồ, người sử dụng có thể tìm ra đựơc những quy luật của sự phân bố các đối tượng và hiện tượng trên bề mặt trái đất

b- Tính đo được: Đó là tính chất quan trọng của bản đồ Tính chất này có

liên quan chặt chẽ với cơ sở toán học của nó Căn cứ vào tỷ lệ và phép chiếu của bản đồ, căn cứ vào các thang bậc của các ký hiệu quy ước, người ta sử dụng bản

đồ có khả năng xác định được rất nhiều các trị số khác nhau như: toạ độ, biên độ,

độ dài, khoảng cách, diện tích, thể tích, góc, phương hướng và nhiều trị số khác Chính do có tinh chất này mà bản đồ được dùng làm cơ sở để xây dựng các mô hình toán học của các hiện tượng địa lý và để giải quyết nhiều vấn đề khoa học và thực tiễn sản xuất

c- Tính thông tin của bản đồ: Đó là khả năng lưu trữ và truyền đạt cho

người đọc những tin tức khác nhau về các đối tượng và các hiện tượng

- Phân loại theo các đối tượng thể hiện: Các bản đồ được phân thành 2

nhóm: Các bản đồ địa lý và các bản đồ thiên văn

- Phân loại theo nội dung: Bản đồ được phân thành 2 nhóm đó là: Các

bản đồ địa lý chung và các bản đồ chuyên đề

Trong mỗi cách phân loại kể trên, tuỳ thuộc vào nhóm các bản đồ cụ thể người ta còn có cách phân loại chi tiết:

- Phân loại theo tỷ lệ: Các bản đồ địa lý được chia thành ba loại: Tỷ lệ

lớn, tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ

- Phân loại theo mục đích sử dụng: Cho đến nay, theo mục đích sử dụng

chưa có sự phân loại chặt chẽ Bởi vì đại đa số các bản đồ được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích rất khác nhau Song đáng chú ý nhất theo mục đích sử dụng có thể phân ra thành 2 nhóm, đó là: Các bản đồ sử dụng cho nhiều mục

đích và các bản đồ chuyên môn

- Phân loại theo lãnh thổ: Các bản đồ được phân ra thành bản đồ thế

giới, các bản đồ bán cầu, các bản đồ châu lục, các bản đồ các nước, các bản đồ các vùng, các bản đồ thành phố

1.4 Các yếu tố của bản đồ

Để thành lập và sử dụng các bản đồ địa lý, không những phải hiểu rõ những tính chất đặc điểm của nó, mà còn phải phân biệt được các yếu tố hợp thành, hiểu rõ ý nghĩa, giá trị và tác dụng của từng yếu tố và mối liên hệ giữa chúng Mọi bản đồ đều bao gồm: Các yếu tố nội dung, cơ sở toán học, các yếu

tố hỗ trợ và bổ sung

1 Các yếu tố nội dung của bản đồ:

Sự thể hiện nội dung bản đồ bằng các phương pháp biểu thị thông qua hệ thống ký hiệu quy ước là bộ phận chủ yếu của bản đồ, bao gồm các thông tin về các đối tượng và các hiện tượng được biểu đạt trên bản đồ: sự phân bố, các tính chất, những mối liên hệ, sự biến đổi của chúng theo thời gian Những thông tin

đó chính là nội dung của bản đồ Ví dụ, các yếu tố nội dung bản đồ địa hình là: thuỷ hệ, các điểm dân cư, dáng đất, lớp phủ thực vật, mạng lưới các đường giao thông và thông tin, một số đối tượng kinh tế công nông nghiệp và văn hoá, sự phân chia hành chính, chính trị Các yếu tố nội dung của bản đồ chuyên đề thì phụ thuộc vào đề tài cụ thể của nó

Khi thể hiện nội dung bản đồ phải phân biệt nội dung chứa đựng trong

đó và hình thức truyền đạt nội dung thông qua hệ thống ký hiệu bản đồ

2 Cơ sở toán học bản đồ:

Các quy luật hình học của sự biểu thị bản đồ phụ thuộc vào cơ sở toán học của bản đồ, bao gồm tỷ lệ; phép chiếu và mạng lưới toạ độ được dựng trong phép chiếu đó; mạng lưới khống chế trắc địa; sự bố cục của bản đồ

Bản chất của phép chiếu bản đồ là sự phụ thuộc hàm số giữa toạ độ điểm của bề mặt Elipxoit trái đất và hình chiếu của nó trên mặt phẳng Hệ thống lưới toạ độ là cơ sở của mọi bản đồ địa lý Các công tác thành lập bản đồ bao giờ

cũng được bắt đầu từ việc dựng lưới toạ độ và khi sử dụng bản đồ thì mạng lưới toạ độ chính là cơ sở tiến hành những đo đạc khác nhau trên bản đồ

Mạng lưới các điểm trắc địa bảo đảm cho việc chuyển từ bề mặt tự nhiên của mặt đất lên bề mặt elipxoit và đảm bảo cho việc xác định vị trí chính xác của các yếu tố địa lý của bản đồ so với mạng lưới toạ độ, mạng lưới trắc địa thường được thể hiện trên các bản đồ địa hình

Ngoài ra, bố cục bản đồ bao gồm khung bản đồ, sự định hướng và bố trí lãnh thổ bản đồ trong khung, sự phân mảnh đánh số bản đồ cũng là các yếu tố

cơ sở toán học của bản đồ

3 Các yếu tố hỗ trợ bản đồ:

Ngoài các yếu tố nội dung và các yếu tố cơ sở toán học thì bản đồ còn

có yếu tố hỗ trợ bao gồm bảng chú giải, thước tỷ lệ và các đồ thị

- Bảng chú giải là "chìa khoá" để người đọc tìm hiểu và khám phá nội dung bản đồ Bảng chú giải là bảng ký hiệu có kèm theo lời giải thích ngắn gọn Thước tỷ lệ và các đồ thị được sử dụng trong quá trình đo đạc trên bản đồ

để nhanh chóng xác định được các trị số cần thiết

- Các yếu tố hỗ trợ còn thể hiện ở những khoảng trống bên ngoài hoặc trong khung bản đồ bởi các bản đồ phụ, các biểu đồ, đồ thị, các lát cắt, các bảng thống kê, v.v nhằm mục đích bổ sung, làm sáng tỏ và làm phong phú thêm về những phương diện nào đó của nội dung bản đồ

Ngoài ra, bố cục bản đồ (bao gồm khung bản đồ, sự định hướng và sự bố trí lãnh thổ bản đồ trong khung), sự phân chia các bản đồ có kích thước lớn thành các mảnh và hệ thống đánh số các mảnh đó cũng là các yếu tố cơ sở toán học của bản

đồ

1.5 Lược sử phát triển của bản đồ học

Bản đồ ra đời do nhu cầu của cuộc sống xã hội loài người và bản đồ đã phản ánh thực tế khách quan của thiên nhiên và đời sống xã hội Chính vì vậy bản đồ là sản phẩm văn hoá quý giá nhất nhì của nền văn minh nhân loại

Tìm hiểu lịch sử phát triển của bản đồ học là tìm hiểu quá trình phát triển của các loại bản đồ, của công nghệ và phương pháp thành lập cũng như sự phát triển của tư tưởng và lý luận của khoa học bản đồ Tìm hiểu lịch sử bản đồ học là giúp ta hiểu đúng nhiệm vụ và vị trí của bản đồ học hiện nay để định hướng tốt hơn, chính xác hơn viễn cảnh phát triển của bộ môn khoa học này trong tương lai

Xã hội phát triển, nhu cầu ngày càng tăng của xã hội luôn là điều kiện làm xuất hiện các bản đồ địa lý mới, làm đa dạng phong phú thêm các dạng, loại bản đồ Khi xuất hiện các chủ đề mới, kiểu loại mới bản đồ, đồng thời cũng đặt ra những vấn đề mới về lý luận, cơ sở khoa học mới cho bản đồ học và nó

là điều kiện để hoàn thiện và phát triển các thể loại bản đồ

Nghiên cứu sự phát triển của bản đồ học chúng ta được biết các thành tựu khoa học cùng các tên tuổi của các nhà khoa học đã có nhiều cống hiến cho

Khi khai quật các công trình cổ đại, người ta tìm thấy các hình vẽ thô sơ

về hệ thống tưới tiêu, sơ đồ thành phố ở Ấn Độ, Tây Á, Trung Đông, Trung Quốc, Bắc Mỹ Điều này đã khẳng định con người cổ xưa đã có những tri thức bản đồ đáng kể

Đóng góp đáng kể cho sự phát triển bản đồ học thời kỳ này là ở cổ Hy Lạp Họ đã biết về thiên văn học, toán học, biết hình dạng của trái đất và kích thước của nó Đặc biệt trên các bản vẽ họ đã dùng hệ thống toạ độ địa lý Đó là bước tiến quan trọng trong bản đồ học

Vào đầu thế kỷ thứ 7 trước công nguyên, theo lệnh của hoàng đế Ai Cập, những người Ai Cập đã tổ chức một cuộc hành trình vòng quanh Libi (Libi là tên gọi Châu Phi của người Ai Cập cổ đại) Nhà sử học Hêrôđốt đã viết về cuộc hành trình đó, giúp cho con người mở rộng tầm mắt, hiểu biết về thế giới ngày càng đầy đủ hơn và những kiến thức về địa lý, bản đồ ngày càng phong phú hơn

Những nhà bác học cổ đại như Arixtoten, Dikear, Êratoxphen đều quan niệm rằng trái đất có dạng hình cầu và chuyển động theo quỹ đạo hình tròn Bởi

vì họ quan sát thiên nhiên và đều thấy những bằng chứng có dạng hình cầu của trái đất Ví dụ: Con tàu ra khơi khuất dần về phía chân trời, bóng tròn của quả đất in trên mặt trăng ở những kỳ nguyệt thực, bầu trời có dạng hình chảo úp

Từ kết quả quan sát thiên nhiên họ đã đi đến kết luận trái đất là hình cầu

và lần đầu tiên trong lịch sử loài người, vào năm 220 TCN, khi quan sát vị trí mặt trời ở các thành phố khác nhau của Ai Cập, Êratoxphen đã xác định kích thước trái đất với độ chính xác lạ thường (chu vi hình cầu trái đất là:39816 km chỉ sai so với kết quả đo tính hiện đại chưa đầy 200 km) Ông cũng chính là người đầu tiên đem đến cho bản đồ những đường thẳng góc với nhau Đó là mẫu hình biểu hiện các kinh vĩ tuyến trong phép chiếu giữ đều khoảng cách Ông đã đặt tên cho khoa học về trái đất và bản đồ là môn "Địa lý học"

Vào thế kỷ thứ I và thứ II nổi lên là K.Ptôlêmê ở thành phố Alêchxawngdri,

Ai Cập - nhà bản đồ học và cũng là nhà thiên văn học nổi tiếng nhất thời cổ Ông

đã biết tất cả các công trình của Êratoxphen và Xtrâybôn Ông đã nhìn thấy mục đích chủ yếu của bản đồ học là để vẽ bản đồ trái đất và Địa lý là sự thể hiện khoảng cách của tất cả các phần đã biết của trái đất trong mối quan hệ của nó

Nó cho chúng ta khả năng nhìn bao quát cả trái đất trong một bức tranh cũng như chúng ta có thể nhìn bao quát trực tiếp cả bầu trời sao quay trên đầu chúng

ta Trong tác phẩm của mình, K.Ptôlêmê tiếp tục phát triển tư tưởng của tất cả các bậc tiền bối và tiên đoán con đường phát triển chủ yếu của khoa học bản đồ hàng trăm năm sau

Tác phẩm nổi tiếng nhất của thời kỳ cổ đại là 8 tập địa lý học (Geographie hyesis) của K.Ptôlêmê (Ptoléme) ở những năm 87-150 nhưng đến tận thế kỷ 15 mới được dịch ra tiếng Latinh và in năm 1472

Thời kỳ cổ La Mã, việc sử dụng bản đồ để đáp ứng nhu cầu của thực tế, phục vụ hoạt động quân sự và hành chính nên bản đồ phổ biến là các bản đồ đường sá La Mã ở dạng cuộn thành ống dài gần 7m, rộng khoảng 1/3 m rất thuận tiện cho sử dụng và di chuyển Những người đo đạc đất đai ở La Mã cổ đại cũng

đã biết đo đạc chia đất đai thành làng mạc, đường Sá và quy hoạch ruộng đất Một trung tâm khoa học lớn ở thời kỳ cổ đại là Alexanđri ở Bắc Ai Cập với những viện bảo tàng và thư viện cổ là minh chứng cho biết nhà địa lý học lỗi lạc Eratoxfen là người đầu tiên xác định phương pháp đo góc kinh tuyến để xác định kích thước trái đất, ông đã xác định gần đúng chiều dài của kinh tuyến

và coi nhiệm vụ của địa lý là phải vẽ hình dạng của Trái đất

Thời kỳ cổ đại, Trung Quốc đã là một trung tâm văn minh của thế giới kể

b Bản đồ học thời trung cổ (Thế kỷ V đến XVII)

Đây là thời kỳ đình đốn của bản đồ học do sự thống trị của nhà thờ Những công trình khoa học của các nhà bác học cổ đã bị phá huỷ bởi những

ngọn lửa của những người cuồng tín Những công trình của Eratôxphen, K.Ptôlêmê v.v cùng chung số phận Một số nhà bác học cổ như Brunô bị thiêu sống, một số người khác bị cầm tù như Galilê Tuy vậy, nhiều nhà bác học thời bấy giờ đã không hề run sợ trước những ngọn lửa, những hầm tối Họ tiếp tục sự nghiệp của mình ngay trong khi giam cầm và ngay trước giàn lửa thiêu

c Bản đồ học thời cận đại (nửa cuối thế kỷ XVII và thế kỉ XVIII)

Chính sự phát triển của các quan hệ sản xuất tư bản ở các nước Tây Âu

đã tạo ra sự phát triển mạnh hơn của bản đồ học Nhu cầu bản đồ chính xác về một khu vực rộng lớn, thế giới đòi hỏi cần có các phương pháp mới, và các biện pháp thích hợp để xử lý nguồn tư liệu

Các trung tâm hoạt động về lĩnh vực bản đồ đã chuyển về các viện hàn lâm khoa học Pháp (Pari 1666), Đức (Berlin 1700), Nga (Pêtécbua 1724) Vào đầu thế kỉ XVIII, Pháp trở thành nước đi đầu trong đo vẽ địa hình đất nước Họ đã đo vẽ địa hình trên cơ sở lưới tam giác trắc địa do các thế hệ nhà Cassini thiết lập

Năm 1789 có 182 mảnh bản đồ địa hình Quốc gia của nước Pháp đã được hoàn thành

Ở Anh, trong điều kiện tăng nhanh nhu cầu bản đồ phục vụ cho đi biển buôn bán và tìm kiếm thuộc địa, các loại bản đồ biển, địa lí cũng rất phát triển

Để giúp dễ dàng xác định được kinh tuyến trên biển, năm 1675 người ta đã thiết lập ra đài thiên văn Greenwich ở ngoại ô Luân Đôn

Dựa vào các tư liệu về độ lệch từ tính, thuỷ chiều, gió, nhà thiên văn học người Anh tên là Edward Halley (1656-1742) đã thành lập các bản đồ địa lí

tự nhiên về sức gió (1688), bản đồ độ đẳng từ khuynh (1701)

d Bản đồ học thời hiện đại

Trong thế kỷ XVIII và XIX, bản đồ địa lý dùng cho quân sự đã có nhiều hạn chế, quân đội có nhu cầu lớn về bản đồ địa hình Các cơ quan quân sự về

địa hình đã hình thành để đo vẽ các bản đồ địa hình tỷ lệ đủ lớn trên cơ sở một lưới khống chế trắc địa chính xác là lưới tam giác

Để thể hiện tốt và chính xác địa hình, người ta không thể dùng phương pháp cũ (phối cảnh hay bán phối cảnh) mà dùng phương pháp gạch nét (phương pháp do nhà bản đồ xứ Xắc Xông đề xướng năm 1799) Bằng phương pháp này, người ta thể hiện các sườn dốc chính xác hơn

Cuối thế kỷ XIX, các bản đồ địa hình quân sự tỷ lệ lớn ở nhiều nước đã được xuất bản trọn bộ Hệ thống bản đồ chi tiết trên đã tạo cơ sở chắc chắn cho việc biểu thị chính xác bề mặt Trái Đất và làm các bản đồ dẫn xuất

Tuy nhiên, các bản đồ địa hình quân sự không chú ý đến các nhu cầu của dân sự, xã hội, do đó xuất hiện thêm các cơ quan đo vẽ và thành lập bản đồ chuyên ngành đáp ứng nhu cầu đo đạc đất đai, điều tra và quy hoạch, khai thác khoáng sản, khảo sát địa chất,

Trong thế kỷ XIX, nhiều elipxôit trái đất được đưa ra (Everet 1830; Bessen 1841; Klar 1880, ) Sang thế kỷ XX, nhiều phép chiếu bản đồ tốt được ứng dụng rộng rãi (Gauss, UTM, ) Phương pháp đo vẽ bản đồ địa hình bằng ảnh hàng không chính thức được áp dụng rộng rãi trên thế giới

Cùng với việc đo vẽ chi tiết ở tỉ lệ lớn đầu thế kỷ XX, thế giới bắt đầu chú ý đến việc thành lập các sản phẩm bản đồ toàn cầu

Trước hết là bản đồ quốc tế tỉ lệ 1:1.000.000 do hội địa lý thế giới đề xướng, đến năm 1978 đã có khoảng 900 mảnh phủ trùm hầu hết trái đất Năm

1974, sau một thời gian hợp tác, các nước XHCN ở Châu Âu đã hoàn thành bộ bản đồ thế giới tỷ lệ 1:2.500.000 gồm 224 mảnh phủ trùm cả trái đất (cả lục địa và đại dương)

Thế giới còn chú ý đến việc thành lập các Atlas toàn cầu chỉ gồm các bản

đồ địa lý tổng quát nhằm đáp ứng nhu cầu tìm hiểu và nghiên cứu sâu bề mặt trái đất hay một khu vực nào đó của nó Đến nay, các Atlas địa lý tổng quát toàn cầu, khu vực và quốc gia thể hiện về địa hình, phân chia hành chính – chính trị đã trở thành sản phẩm phổ biến và thông dụng

Xã hội phát triển, nhu cầu sử dụng bản đồ trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội tăng lên rất nhanh (về số lượng và chất lượng) đòi hỏi có các loại bản đồ riêng khác với Bản đồ địa lý chung Nội dung của bản đồ chuyên đề là đáp ứng yêu cầu cụ thể của một ngành, lĩnh vực nào đó trong xã hội

Các bản đồ chuyên ngành xuất hiện rất sớm, song cùng với sự phát triển của Bản đồ học thì vào cuối thế kỷ XIX và thế kỷ XX, Bản đồ chuyên đề mới phát triển mạnh, đa dạng phong phú về thể loại, nhiều phương pháp và phương tiện mới để thể hiện nội dung bản đồ đã được áp dụng

Tuỳ thuộc vào điều kiện lịch sử và mục tiêu kinh tế, phát triển trong từng thời kỳ của mỗi nước, mỗi quốc gia, người ta thành lập các cơ quan chức năng chuyên môn sâu về Bản đồ học và còn thành lập các cơ sở đào tạo chính quy và các viện nghiên cứu

Một đặc điểm quan trọng của Bản đồ học hiện đại là nhờ các thành tựu của khoa học kỹ thuật (chụp ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, đo vẽ xử lý ảnh, in

ốp xét nhiều màu, công nghệ vật liệu mới, tách màu điện tử, điện tử - tin học, )

mà công việc đo vẽ và xây dựng bản đồ nhanh chóng chính xác, có nhiều thể loại mang tính toàn cầu và vượt ra ngoài trái đất

Bản đồ học phát triển và thành công rực rỡ làm cơ sở cho phát triển của các ngành kinh tế - xã hội, làm cho mối liên hệ, quan hệ của các lĩnh vực xã hội chặt chẽ và gần nhau hơn, thúc đẩy xã hội loài người tiến lên không ngừng Bản đồ học phát triển tạo ra các công nghệ mới cho sản xuất và sử dụng bản đồ, cho phép các nhà khoa học bản đồ xây dựng một tư duy mới, một cách nhìn nhận mới đối với bản đồ học và các sản phẩm, ứng dụng của nó

e Sơ lược lịch sử phát triển Bản đồ học ở Việt Nam

Lịch sử đo vẽ và phát triển Bản đồ học ở nước ta cho đến nay chưa có tài liệu chính nào được công bố Có một số công trình nghiên cứu có đề cập tới nhưng chưa toàn diện và hệ thống Do đó, đây chỉ là sơ lược

Trên bản đồ của Ptôlêmê khu vực Đông Dương được vẽ như một bán đảo lớn Năm 43 sau CN, ở nước ta đã tiến hành dựng cột mốc đồng dọc biên giới và năm 724 đã đo vẽ bản đồ để đắp cao hệ thống đê phòng thủ Đại La Năm 1280 đã dùng đơn vị đo là Thước (1 thước = 0.333m) Cho đến thế

kỷ XV theo các tư liệu nước ngoài thì trên bản đồ bán đảo Đông Dương chưa được thể hiện hoặc còn sai quá nhiều

Năm 1650 nhà truyền giáo Alexan Đrốt cho ra bản đồ “Vương quốc An Nam” với các tỉnh phía Bắc và các tỉnh phía Nam tương đối đúng Bản đồ hàng hải của PeterGur cũng vẽ tương đối đúng bờ biển nước ta

Về cơ sở lý luận, ở nước ta có nhà bác học Lê Quý Đôn (1726 – 1783) có

đề cập đến pho sách “Kho hiểu biết quý giá” 9 tập, đặc biệt là trong 3 tập với các tiêu đề: Vũ trụ học, Địa lý học và Bản đồ học Cho đến nay ta còn giữ được hai bản đồ quý là Bản đồ Hồng Đức và Bản đồ Hà Nội thế kỷ XVII

Cuối thế kỷ XVIII, các giám mục phương Tây cùng với các sĩ quan Pháp

đã nhiều đợt đến lãnh thổ nước ta, thực chất là chuẩn bị điều kiện xâm chiếm nước ta làm thuộc địa Kết quả các đợt thám sát đó là: các bản đồ hàng hải Nam

Kỳ (in ở Pháp năm 1818) Các năm tiếp theo, các hạm đội của Anh và Pháp liên tiếp đo vẽ bờ biển Đông Dương Năm 1838 giám mục Tabe đã xuất bản

“Bản đồ địa lý đế quốc An Nam” Đến thời kỳ đó, thực dân Pháp đã chiếm xong miền Nam nước ta (1838)

Năm 1872 – 1873, thuyền trưởng Brigen đã xuất bản 20 mảnh bản đồ Nam Kỳ tỷ lệ 1:25.000 và tập bản đồ của F.Gacniê là kết quả cuộc thám sát từ Sài Gòn theo sông Mê Kông lên đến Trung Quốc

Cũng làm như ở miền Nam, ở miền Bắc, Erốt và Buylê đo 1 đường đáy tam giác ở Đồ Sơn, xác định kinh tuyến tại Hải Phòng, lập lưới tam giác ở Bắc Bộ (1874-1875), Rơnots đo ven biển vịnh Bắc Bộ lên đến Trung Quốc (1879), Caxpari

đo bờ biển Trung Bộ từ Phan Rang đến Quảng Bình đã góp phần đáng kể để thực dân Pháp chiếm xong Bắc Kỳ năm 1886 Trước đó 5 năm (1881) bản đồ toàn bộ Đông Dương của Đơ Ranh đã được xuất bản với toàn bộ địa danh đã được Pháp hóa

Chiếm xong toàn bộ Đông Dương, chính quyền thực dân Pháp thành lập ở Hà Nội “văn phòng đo đạc Ban tham mưu quân đội viễn chinh Đông Dương” và tổ chức đoàn khảo sát Pari (40 người) đi ngang dọc toàn cõi Đông Dương với tổng số chiều dài

30000 km Kết quả các đội thám sát này làm cơ sở để xuất bản các bản đồ 1:100.000, 1:200.000 (Bắc Kì, Trung Kì, Nam Kì); 1:500.000 (19 mảnh), 1:1.000.000, 1:2.000.000 toàn Đông Dương và đưa ra triển lãm năm 1900 ở Pari Những sản phẩm này đưa ra triển lãm quốc tế không chỉ nhằm giới thiệu “Chủ quyền” của mình ở Đông Dương mà chúng còn tạo ra khung cơ bản cho công tác điều tra và tiến hành khai thác tài nguyên nước ta, cai trị dân ta (Sở địa chất Đông Dương thành lập năm 1898; Sở mỏ năm 1904; Nha địa dư Đông Dương năm 1899 )

Bước vào thế kỷ XX, thực dân Pháp đã thực hiện hệ thống khoá tam giác – cơ sở khống chế đo vẽ chi tiết lãnh thổ trên toàn Đông Dương

Cơ sở đo vẽ đó tiến hành từ năm 1919 nhưng phải 1936 – 1939 toàn bộ mạng lưới toạ độ và độ cao trên toàn Đông Dương từ cấp 1 đến cấp 4 mới được hoàn thành Sau đó liên đoàn đo đạc “Quốc tế” của Anh và Pháp đã đo nối mạng lưới Đông Dương với mạng toạ độ Thái Lan, Miến Điện, Ấn Độ

Như vậy, nửa đầu thế kỷ XX, thực dân Pháp với điều kiện kỹ thuật bấy giờ đã đo vẽ được các loại bản đồ sau:

- 1:100.000 cho toàn bộ lãnh thổ Đông Dương, trong đó 55% lãnh thổ được vẽ theo đúng quy định lúc đó, vùng còn lại là khảo sát chung Tổng số mảnh bản đồ là 254 mảnh 1:100.000 phủ trên Đông Dương

- 1:25.000 cho vùng đồng bằng (Bắc Bộ, Trung Bộ và 2/3 Nam Bộ) và 1:50.000

- 1:10.000 và 1:5000 ở các thành phố và thị xã

- 1:4000 cho hệ thống bản đồ giải thửa (địa chính)

Một mặt do yêu cầu thực tế, bản đồ luôn phải đáp ứng với thực tế, mặt khác tình hình chính trị xã hội thay đổi (cách mạng tháng Tám năm 1945, cuộc kháng chiến trường kỳ của dân tộc Việt Nam) làm cho năm 1951 – 1954 Liên đoàn đo đạc Anh, Pháp, Mỹ đã tiến hành bay chụp toàn Đông Dương Đây cũng

là tiền đề, bước cụ thể để Mỹ nhảy vào Đông Dương thay chân thực dân Pháp

Năm 1954, hoà bình được lập lại, Việt Nam bị chia cắt thành hai miền Miền Nam dưới chế độ nguỵ quyền và bảo hộ của Mỹ

Thực hiện ý đồ chiến lược toàn cầu, dựa vào các kết quả đo vẽ của Pháp,

Mỹ đã hoàn thành bản đồ địa hình quân sự 1:50.000 trên toàn cõi Đông Dương Đến năm 1964, những bản đồ cũ của Pháp đã được hiệu chỉnh theo ảnh hàng không cho bản đồ cơ bản 1:50.000 toàn Việt Nam và năm 1967 cho toàn Đông Dương

Ngoài ra, quân đội Mỹ cũng đã tiến hành đo vẽ các bản đồ 1:10.000; 1:25.000 ở các thành phố lớn, 1:25.000 ở một số vùng riêng lẻ ở khu vực sông

Mê Kông Ở tỷ lệ 1:25.000 có loại bản đồ ảnh (Pictomap) Đến tháng 6 – 1967

đã có 830 mảnh Pictomap cho lãnh thổ Việt Nam và một phần Bắc Việt Nam và Nam Lào Vừa kết hợp ảnh chụp vừa vẽ các ký hiệu bản đồ nên loại ảnh này ít chính xác không dùng được cho pháo binh vì chưa giải quyết được sai số ảnh do địa hình lồi lõm gây nên

Từ 1969 Cục bản đồ quân đội Mỹ đã chuyển sang xây dựng loại bản đồ ảnh thẳng đứng (Orthopictomap) tỷ lệ 1:25.000 sử dụng các tấm ảnh đã nắn (khử sai số ảnh do địa hình gây nên)

Trong số bản đồ quân sự về lãnh thổ Đông Dương, quân đội Mỹ còn xuất bản bản đồ phối hợp tác chiến tỷ lệ 1:250.000 với khoảng cao đến đường đồng mức 100m (loại có vờn bóng địa hình dùng cho bộ binh và pháo binh; loại có in thang tầng màu độ cao dùng cho không quân)

Cách mạng tháng Tám năm 1945 thành công, nước Việt Nam dân chủ cộng hoà ra đời Thực dân Pháp quay trở lại đánh chiếm nước ta năm 1946 Ngành bản

đồ học chưa kịp chính thức ra đời đã phải cùng với cả dân tộc tiến hành cuộc kháng chiến (9năm) xây dựng bản đồ địa hình quân sự Lực lượng sản xuất bản đồ thời kỳ này là phòng Bản đồ Bộ Tổng tham mưu Quân đội Nhân dân Việt Nam (nay là Cục bản đồ quân sự)

Một bước ngoặt to lớn trong lịch sử ngành trắc địa và bản đồ Việt Nam là sự

ra đời của cơ quan đo đạc và bản đồ dân sự Việc chính thức thành lập Cục đo đạc

và bản đồ Phủ thủ tướng (nay thuộc Tổng cục địa chính - Bộ tài nguyên Môi

trường) được thực hiện theo Nghị định TTCP số 444/TTg do thủ tướng Phạm Văn Đồng ký ngày 14 – 12 – 1959 và lực lượng cán bộ cùng với cơ sở vật chất chủ yếu ban đầu được tách từ một bộ phận của phòng bản đồ Bộ tổng tham mưu QĐNDVN Chính vì thế có thể nói phòng bản đồ Bộ tổng tham mưu là tiền thân của ngành Trắc địa và Bản đồ nước ta

Trong Nghị định 444/TTg đã xác lập những nhiệm vụ chính cho Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước:

a Tổ chức việc đo đạc trong toàn quốc

b Thống nhất quản lý và chỉ đạo công tác đo đạc trong toàn quốc

c Xuất bản và quản lý các loại bản đồ

d Nghiên cứu môn khoa học đo đạc và bản đồ

Tiếp theo đó, ngày 9 – 3 – 1965, Hội đồng Chính phủ nước Việt Nam dân chủ cộng hoà đã ra Nghị định 32/CP về quy định quản lý và sử dụng tư liệu đo đạc và bản đồ; Nghị định 206/TTg ngày 17 – 7 – 1972 xác định: Cục đo đạc và bản đồ Nhà nước là cơ quan chịu trách nhiệm về công tác đo đạc và bản đồ trong

cả nước, có tính công nghiệp và nghiên cứu khoa học Đó là cơ sở pháp lý để xây dựng và phát triển ngành trắc địa và bản đồ nước ta Về mặt đào tạo cán bộ chuyên ngành cũng có sự quan tâm, chú ý của Đảng và Chính phủ ta (từ 1966 trong trường Mỏ địa chất Hà Nội có khoa Trắc địa và Bản đồ) Một số lượng lớn cán bộ, học sinh đã được gửi sang nước ngoài học tâp và tu nghiệp, năm 1960 thành lập tổ bộ môn bản đồ khoa Địa lý trường ĐHSP Hà Nội, năm 1979 bắt đầu đào tạo chuyên ngành bản đồ khoa Địa lý ĐH Tổng hợp Hà Nội, bộ môn Bản đồ khoa Thuỷ lợi trường Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh)

Từ năm 1960 với sự trợ giúp của các chuyên gia các nước XHCN, Cục

đo đạc và bản đồ đã bắt đầu xây dựng mạng lưới khống chế mới miền Bắc nước ta Đến nay đã hoàn thành mạng lưới cấp I và đang hoàn thành mạng lưới cấp II, III, IV trong cả nước

Hiện nay, chúng ta đã tự đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:10.000; 1:25.000 vùng đồng bằng, có nơi 1:5.000 bằng phương pháp đo ảnh lập thể, bản đồ 1:50.000 cho vùng núi và xuất bản các loại bản đồ khác nhau, các xêri bản đồ và Atlas, phần

nào đã đáp ứng nhu cầu cho các ngành kinh tế - xã hội; địa chính; thuỷ lợi; giao thông, địa chất, nông nghiệp, lâm nghiệp,

1.6 Triển vọng phát triển của bản đồ học

Bản đồ tồn tại không ngoài mục đích nào khác là đáp ứng nhu cầu thực

tế xã hội Xã hội càng phát triển thì nhu cầu đối với bản đồ càng tăng cả về số lượng và chất lượng, thể loại, đề tài, phương pháp thể hiện nội dung

Từ trước tới nay và trong tương lai, sự phát triển của Bản đồ học cũng nhằm vào 2 mục tiêu cơ bản:

- Xây dựng các tác phẩm bản đồ mới tương ứng với yêu cầu của thời đại

và xây dựng các phương pháp dùng bản đồ trong khoa học và thực tế sản xuất

- Giải quyết toàn bộ lý luận khoa học bản đồ (Toán bản đồ, Tổng quát hoá bản đồ, Hệ thống ngôn ngữ bản đồ, Tư liệu bản đồ, Thiết kế và xuất bản, )

và phần cơ sở phương pháp chung cho việc sử dụng bản đồ làm nhiệm vụ của các sản phẩm bản đồ trong nghiên cứu khoa học và thực tế sản xuất ở các chuyên ngành khác nhau thì thuộc lĩnh vực hoạt động của các chuyên ngành tương ứng (Địa chất, Lâm nghiệp, Nông nghiệp, Môi trường, )

Phương tiện chính để đạt được mục tiêu trên là ứng dụng rộng rãi và hợp lí các thành tựu quan trọng của khoa học kỹ thuật, tăng cường công tác nghiên cứu

lý luận và thực tế trong bản đồ học và hợp tác chặt chẽ với các ngành khoa học khác, đặc biệt là với các ngành liên quan hữu cơ, gần với bản đồ học (Toán học, Thông tin học, Khoa học Địa lý và khoa học về Trái đất, Tự động hoá, Mô hình hoá toán học, Trắc địa cao cấp, Trắc địa ảnh hàng không, ảnh vũ trụ, Điện tử - Tin học, ) Ví dụ: Trong trắc địa người ta đã dùng các thiết bị như máy đo dài điện từ, máy kinh vĩ điện tử, hệ thống định vị toàn cầu (GPS), Để xử lý các số liệu đo, người ta đã lập ra các chương trình phần mềm chuyên dụng trên máy tính điện tử Trong Trắc địa ảnh hàng không, ảnh vệ tinh đã có các thiết bị chụp ảnh, máy xử lý ảnh từ đó cung cấp các thông tin cho thành lập bản đồ, đặc biệt là các bản đồ địa hình, địa lý chung tỷ lệ trung bình và nhỏ,

Máy tính điện tử và các phần mềm chuyên dụng đã cho phép tự động hoá

về thành lập bản đồ (từ nhập số liệu, thông tin vào đến in ra bản đồ gốc trên giấy hay bản đồ số ghi trên các băng đĩa từ)

Về nội dung bản đồ, hiện nay đã hình thành 2 hướng rõ rệt:

- Xây dựng các bản đồ địa hình (các dãy tỷ lệ, kể cả bình độ địa thế) với công nghệ thành lập cơ bản là đo vẽ ảnh (ảnh hàng không, ảnh vệ tinh)

- Thành lập các bản đồ chuyên đề làm cơ sở để giải quyết các vấn đề kinh tế, xã hội, bảo vệ môi trường, mà ứng dụng đặc trưng của chúng được thể hiện ở dạng bản đồ số trong hệ thống thông tin địa lý (GIS) Nằm trong hệ thống này có những hệ thống chuyên ngành như hệ thống thông tin đất đai (LIS), hệ thông tin rừng (FIS), hệ thông tin địa chất (GEOIS)

Cũng do đặc điểm trên mà có thiên hướng tách riêng 2 ngành bản đồ quân sự và dân sự

Nói chung, trong thời gian tới các sản phẩm bản đồ sẽ được xuất bản theo hướng chuyên môn hoá, công nghệ mới để đảm bảo các đòi hỏi về độ chính xác, tính thuận tiện trong sử dụng, lưu trữ, trao đổi trên hệ thống toàn cầu (Internet) Song, tư tưởng, tri thức và tài năng con người vẫn giữ vai trò chủ đạo, quyết định, do đó chiều hướng chung khi áp dụng các hệ thống tự động

hoá là sử dụng hội thoại: Người – Máy - Đồ thị

Đối với đào tạo, giảng dạy đã và đang có sự thay đổi phương pháp cho phù hợp với công nghệ, trang thiết bị mới Các dạng bản đồ số, bản đồ ảnh cũng sẽ dần thay thế bản đồ truyền thống

1.7 Vai trò của bản đồ trong thực tiễn và khoa học

Các bản đồ cho ta bao quát đồng thời những phạm vi bất kỳ của phạm vi trái đất, từ một khu vực không lớn đến một quốc gia, một châu lục và toàn bộ trái đất Bản đồ tạo ra hình ảnh nhìn thấy được của hình dạng, kích thuớc và vị trí tương quan của các đối tượng Từ bản đồ ta có thể xác định được các đại lượng như: toạ độ, độ dài, thể tích, phương hướng, mật độ… Bản đồ còn chứa đựng rất nhiều các thông tin về đặc trưng chất lượng, số lượng, cấu trúc của các đối tượng

và các mối liên hệ tồn tại giữa chúng Chính do vậy mà bản đồ địa lý có vai trò cực kỳ to lớn trong khoa học và thực tiễn

Trong xây dựng công nghiệp, năng lượng, giao thông và các công trình khác, bản đồ được sử dụng rộng rãi để tiến hành các công việc thiết kế và chuyển các thiết kế kỹ thuật ra thực địa

Bản đồ không thể thiếu được trong xây dựng thuỷ lợi, cải tạo đất, quy hoạch đồng ruộng và chống xói mòn, trong tổ chức và quy hoạch kinh tề rừng Trong việc quy hoạch toàn bộ nền kinh tế của đất nước thì bản đồ có vai trò vô cùng quan trọng

Trong các công tác quản lý hành chính thì bản đồ cũng là những công cụ

và phương tiện rất cần thiết

Bản đồ là “cuốn sách giáo khoa” thứ hai trong việc giảng dạy và học tập các môn địa lý và lịch sử ở nhà trường phổ thông Bản đồ cùng là công cụ quan trọng để nâng cao trình độ văn hoá chung của nhân dân

Mọi công tác nghiên cứu địa lý và nghiên cứu của khoa học khác về trái đất đều được bắt đầu từ bản đồ và kết thúc bằng bản đồ Các kết quả nghiên cứu được thể hiện lên bản đồ được chính xác hoá trên bản đồ và chúng làm phong phú nội dung bản đồ

Bằng bản đồ có thể phát hiện được các quy luật về sự phân bố không gian của các đối tượng, hiện tượng và những mối quan hệ tương quan giữa chúng

Bản đồ có vai trò cực kỳ to lớn trong quốc phòng, các nhà quân sự sử dụng các bản đồ để giải quyết các vấn đề chiến lược, chiến thuật và tác chiến trong các hoạt động quân sự

Ngày nay và trong tương lai, để giải quyết những nhiệm vụ trọng tâm của loài người vượt ra ngoài khuôn khổ của từng quốc gia - bố trí hợp lý lực lượng sản xuất, sử dụng đúng đắn các tài nguyên thiên nhiên bảo vệ môi trường thì vai trò của bản đồ càng to lớn

xxxxxxxxxxxxxxxxx Đã duyệt ngày 29/11/09xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

CHƯƠNG 2:

LÝ THUYẾT CHUNG VỀ PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ

2.1 Lý thuyết chung về phép chiếu bản đồ

2.1.1 Những khái niệm cơ bản về sự biểu thị bề mặt quả đất lên mặt phẳng

Nhiệm vụ chủ yếu của toán bản đồ là nghiên cứu những vấn đề biểu thị bề mặt thực dụng của trái đất được nhận là mặt elipxôit quay và trục ngắn trùng với trục quay của trái đất Trong một số trường hợp, bề mặt thực dụng được nhận là mặt cầu

Phép chiếu bản đồ là sự ánh xạ bề mặt elipxôit hoặc mặt cầu trái đất trên

mặt phẳng theo một quy luật xác định

Quy luật toán học đó xác định sự phụ thuộc hàm số giữa toạ độ địa lý

f x

Tính chất của phép chiếu thì phụ thuộc vào tính chất và đặc trưng của các hàm

f1 và f2 Có vô số các hàm khác nhau, do đó tồn tại vô số các phép chiếu khác nhau Mỗi phép chiếu thì tương ứng với một mạng lưới bản đồ xác định (các đường kinh tuyến và vĩ tuyến được vẽ trên mặt phẳng), đó chính là mạng lưới

cơ sở của các bản đồ cần thành lập

Từ (1) nếu khử  sẽ nhận được các phương trình của đường kinh tuyến trên mặt phẳng (bản đồ):

có biến dạng góc gọi là phương pháp đồng góc

Để tìm hiểu và nghiên cứu về biến dạng của phép chiếu bản đồ trước hết cần giới thiệu một số khái niệm cơ bản sau đây:

- Tỷ lệ chính: Mỗi bản đồ đều có tỷ lệ chính Tỷ lệ chính đó là mức độ

thu nhỏ của bề mặt elipxôit hoặc mặt cầu trái đất khi biểu thị lên mặt phẳng Tỷ

lệ chính thường được ghi trên bản đồ Tỷ lệ chính chỉ được đảm bảo ở tại những điểm và những đường không có biến dạng độ dài Khi nghiên cứu biến dạng của phép chiếu bản đồ thì tỷ lệ chính ta coi là 1:1

- Tỷ lệ độ dài cục bộ: là tỷ lệ giữa độ dài d s' của đoạn vô cùng bé trên mặt phẳng và độ dài d s của đoạn vô cùng bé tương ứng trên mặt elipxôit hoặc mặt cầu trái đất

- Biến dạng độ dài (  ) được đánh giá bằng hiệu số giữa tỷ lệ độ dài 

và 1, thường được biểu đạt bằng số phần trăm:

  1

hay là   1100%

Rõ ràng là khi  1, tức là d  s' d sthì    0, tại đó không có biến dạng độ dài

- Tỷ lệ diện tích cục bộ: Đó là tỷ số giữa diện tích vô cùng bé dF’ trên

bản đồ và diện tích vô cùng bé tương ứng trên mặt elipxôit hoặc mặt cầu:

1- Tỷ lệ bản đồ:

Tỷ lệ bản đồ là tỷ số giữa độ dài một đoạn thẳng trên bản đồ với hình chiếu nằm ngang tương ứng của nó ở ngoài thực điạ và được ký hiệu dưới dạng phân số có tử số là 1, M được gọi là mẫu số tỷ lệ bản đồ: 1/M

Nếu mẫu số tỷ lệ bản đồ càng nhỏ thì số tỷ lệ càng lớn và các yếu tố trên mặt đất được biểu thị càng chi tiết hơn Ngược lại M càng lớn thì tỷ lệ bản đồ càng nhỏ và mức độ biểu thị các đối tượng càng khái quát

Để tiện sử dụng, nội suy và tính toán, người ta thường chọn mẫu số tỷ lệ bản đồ là một số chẵn Ví dụ: 1/100.000, 1/50.000, 1/25.000, 1/10.000, 1/5000, Điều đó có nghĩa là: cứ 1 cm trên bản đồ sẽ tương ứng với độ dài nằm ngang là

M cm ngoài thực địa Như vậy, khi biết tỷ lệ của bản đồ, biết chiều dài đoạn thẳng trên bản đồ sẽ tính được độ dài nằm ngang tương ứng ngoài thực địa Ví dụ: có đoạn thẳng trên bản đồ tỷ lệ 1/10.000 là 4,75 cm, thì độ dài nằm ngang tương ứng ở thực địa là: 4,75cm x 10000 = 47500 cm = 475m

Ngược lại, biết độ dài đoạn thẳng ở thực địa, biết tỷ lệ bản đồ sẽ tính được độ dài đoạn thẳng tương ứng trên bản đồ

Ví dụ, có đoạn thẳng nằm ngang ở thực địa là 175,5m, khi biểu thị lên bản đồ 1/5000 sẽ có độ dài tương ứng là: 175,5m/5000 = 0,0351m =3,51 cm

2- Độ chính xác của bản đồ:

Độ chính xác của bản đồ chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và thời gian đo vẽ xây dựng bản đồ Ngoài ra còn phụ thuộc vào các chất liệu làm bản đồ và phép chiếu bản đồ Ở đây chỉ đề cập đến độ chính xác của bản đồ phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ Qua nghiên cứu thấy rằng: Mắt người chỉ có khả năng phân biệt được một độ dài > 0,1mm, còn đối với độ dài  0,1mm thì mắt thường chỉ nhìn thấy một điểm Vì vậy, độ dài 0,1mm được chọn làm chỉ tiêu đánh giá độ chính xác của bản đồ địa hình Ví dụ, trên bản đồ địa hình 1/10.000 thì độ chính xác, xác định vị trí điểm là 0,1mm x 10000 = 1000mm =1m tương ứng trên bản đồ 1/25.000, 1/50.000, 1/100.000 sẽ có độ chính xác, xác định vị trí điểm là 2,5m; 5m; 10m

2.1.3 Hình Elip biến dạng

Trong tiết này chúng ta sẽ tìm hiểu những vòng tròn vô cùng bé trên mặt elipxôit được biểu thị như thế nào trên mặt phẳng

Giả thiết trên mặt elipxôit có vòng tròn vô cùng

bé tâm A.Tâm A được biểu thị trên mặt phẳng là

điểm A’ Tại mỗi điểm A có các hướng với các góc

phương vị là 1,2,3, tại điểm A’ trên mặt

phẳng thì các hướng đó được biểu thị thành các

hướng 1,2,3 Gọi tỷ lệ độ dài trên các hướng

nói trên là 1,2,3 (hình 2.1)

Từ điểm A’ ta vẽ các hướng tạo với hướng kinh

tuyến các góc 1,2,3 và trên các hướng đó ta lấy các đoạn có độ dài bằng trị số tỷ

lệ 1,2,3

Hình 2.1 Hình Elip biến dạng

Nối các điểm cuối của các đoạn đó bằng đường cong, chúng ta được đường cong đặc trưng cho sự thay đổi của tỷ lệ độ dài phụ thuộc vào phương hướng tại điểm đã cho Lấy A’ làm gốc tọa độ vuông góc (x,y) và gốc toạ độ cực  ,  ta có các quan hệ:

;cos

2 1 2

1

R Q

2

1  ;

eh

f M Q

2

1  ;

eh

r e f M

2

2 2 2 2 1R

2 2 2 1 1

h

r M Q R

2

2 2

x

(7)

Tọa độ x’, y’ của giao điểm B của

đường elíp biến dạng với đường kinh tuyến

là:

0

sin.'

cos.'





n y

m x

cos

2 0 2 2 2

0 2 2





b

m a

Vì:

0 2 0 2 0

2 0 2 0

2

1 sin

; 1

1 cos

m a b tg

b m

2 2 0

b m

m a a

b tg

m: Tỷ lệ độ dài theo hướng kinh tuyến

n: Tỷ lệ độ dài trên vĩ tuyến

a: Tỷ lệ độ dài cực đại; b: Tỷ lệ độ dài cực tiểu

θ: góc giữa hướng kinh tuyến và hướng vĩ tuyến trên phép chiếu

β0: Góc phương vị

Thông qua các hình elíp biến dạng đã dựng tại các điểm khác nhau của phép chiếu chúng ta có thể nhận xét bằng trực quan về biến dạng của phép chiếu đó (hình 2.3)

Hình 2.3 ( Hình 5 trang 25 _BG bản đồ học)

2.1.4 Khái niệm về tỷ lệ diện tích

Tỷ lệ diện tích là tỷ số giữa diện tích vô cùng bé trên mặt phẳng (bản đồ)

và diện tích vô cùng bé tương ứng trên mặt elipxôit hoặc mặt cầu:

dF

dF

P '

Trong đó:

dF’- Diện tích vô cùng bé trên mặt phẳng

dF - Diện tích vô cùng bé trên mặt elipxôit

hoặc mặt cầu

Trên mặt elipxôit ta lấy một hình thang

ABCD được giới hạn bởi các đoạn vô cùng bé

của kinh tuyến và vĩ tuyến (hình 2.4a)

Diện tích của nó sẽ là:

dF ds m.ds n

Hình thang vô cùng bé đó được biểu thị trên

mặtphẳng là hình tứ giác vô cùng bé A’B’C’D’

.'

sin.'.'

n m ds

ds

ds ds P

n m

n m

mn mn

ab

n m b a

 ta có: P=a.b

Thay m , n,sin với:

eg

h r

g n

h r

g M

e



. (11)

Chúng ta đã biết rằng sự biểu thị mặt elipxôit hoặc mặt cầu trên mặt phẳng trong bất kỳ mọi phép chiếu thì đều có biến dạng diện tích và biến dạng

độ dài, các phép chiếu đó gọi là phép chiếu đồng góc

Ngược lại, cũng có những phép chiếu không có biến dạng diện tích mà chỉ có biến dạng góc và độ dài Các phép chiếu như vậy được gọi là phép chiếu đồng diện tích Không có những phép chiếu đảm bảo cho độ dài hoàn toàn không có biến dạng, mà chỉ có những phép chiếu đảm bảo cho độ dài theo một hướng nhất định nào đó tại mỗi điểm thì không có biến dạng mà thôi

Dưới đây sẽ giới thiệu những nét cơ bản về các phép chiếu này, sự trình bày cụ thể xem thêm ở “Bài giảng Bản đồ học” - Trường ĐH Mỏ - Địa chất

1- Các phép chiếu đồng góc

Trên phép chiếu đồng góc thì góc không có biến dạng, tức là  0 tại mọi điểm; điều đó cũng có nghĩa tỷ lệ độ dài lớn nhất bằng tỷ lệ độ dài nhỏ nhất tức là tỷ lệ độ dài không phụ thuộc vào phương hướng; các hình elíp biến dạng là hình tròn; phép chiếu đồng góc đảm bảo sự đồng dạng của các phần tử

vô cùng bé tương ứng trên mặt elipxôit và trên mặt phẳng

Hệ phương trình vi phân của phép chiếu đồng góc là:

r y

y M

r x

y x

cos

cos

(13)

2- Các phép chiếu đồng diện tích

Trên các phép chiếu đồng diện tích thì diện tích không có biến dạng, tức

là tại mọi điểm thì tỷ lệ diện tích P là một hằng số, hằng số đó thường chọn là 1

2.1.6 Tính chuyển từ toạ độ địa lý (,)sang toạ độ cực mặt cầu (Z, a)

Trong nhiều trường hợp, bề mặt toán học của trái đất được nhận là mặt bán kính R Trên mặt cầu cũng thể hiện hệ toạ độ địa lý được tạo bởi các đường kinh tuyến  const và các đường vĩ tuyến  const Mạng lưới kinh, vĩ tuyến là mạng lưới cơ sở

Để thiết lập và tính toán phép chiếu bản đồ, trong nhiều trường hợp, ngoài

toạ độ địa lý, người ta còn dùng hệ toạ độ

cực mặt cầu được tạo từ các vòng thẳng đứng

và các vòng đồng cao, mà vị trí của điện cực

Q của hệ thì được lựa chọn một cách thích

hợp đối với trường hợp cụ thể Các vòng

0   thì là hệ toạ độ cực mặt cầu nghiêng

2- Nếu  0  0 thì là hệ toạ độ cực mặt cầu ngang

3- Nếu 0  900 thì là hệ tọa độ địa lý Khi đó cực Q trùng với cực P của trái đất

Hình 2.5:

Toạ độ cực mặt cầu (z,a) của

hệ nghiêng

Vị trí của điểm trong hệ toạ độ cực mặt cầu nghiêng hoặc ngang thì được xác định bởi các toạ độ z và a, trong đó: z là khoảng thiên đỉnh, a là góc phương vị ( hình 2.5), hoặc cũng có thể được xác định theo toạ độ ' '

,

 tương tự như toạ độ địa

lý (' 900;' a)

Giả thiết trên mặt cầu có điểm A với toạ độ địa lý của nó là , , chúng

ta hãy tìm công thức tính toạ độ cực mặt cầu (z, a) của điểm A khi đã biết toạ

độ 0,0 của điểm cực Q Từ tam giác cân PQA với các cạnh 0 0

90 



z QA

PA  900 ;  và các góc  QPA    0  l ;  PQA  a, ta có các

quan hệ:

)cos(

sincoscos

sinsin

cos

)sin(

cossin

sin

)cos(

coscossin

sincos

0 0

0 0

0 0

a z

sin)(

)cos(

coscos

z

(17)

Mạng lưới toạ độ nào được biểu thị đơn giản nhất trên phép chiếu bản đồ thì được gọi là mạng lưới chuẩn Nếu mạng lưới này trùng với mạng lưới cơ sở (tức là mạng lưới kinh, vĩ tuyến là phép chiếu thẳng, nếu trùng với mạng lưới của

hệ nghiêng thì là phép chiếu nghiêng, nếu trùng với mạng lưới của hệ toạ độ ngang thì là phép chiếu ngang

2.2 Phân loại phép chiếu bản đồ

2.2.1 Khái niệm

Bản đồ học đã tìm ra rất nhiều phép chiếu bản đồ Việc phân loại các phép chiếu là rất quan trong đối việc học tập, nghiên cứu và sử dụng chúng Có

nhiếu cách phân loại, ở đây chỉ trình bày 2 phương pháp phân loại thông dụng nhất: phân loại theo tính chất biến dạng và phân loại theo mạng lưới kinh, vĩ tuyến của phép chiếu thẳng (hay còn gọi là phép chiếu đứng)

A- Phân loại phép chiếu theo tính chất biến dạng:

Theo tính chất biến dạng thì các phép chiếu được phân thành 3 loại: các phép chiếu đồng góc, các phép chiếu đồng diện tích và các phép chiếu tự do

1- Các phép chiếu đồng góc: Trên phép chiếu đồng góc thì góc không có

biến dạng ( 0 ), tỉ lệ độ dài tại mỗi điểm không phụ thuộc vào phương hướng

)

(mnab Trên các phép chiếu đồng góc thì tỷ lệ diện tích là:

2 2

 

 b a P

Hệ phương trình vi phân của các phép chiếu đồng góc là hệ (12) ở mục 2.1.5

2- Các phép chiếu đồng diện tích: Trong phép chiếu đồng diện tích thì đảm bảo P là một trị số cố định tại mọi điểm, tức là:

const n

m b a Mr

a1;  1

Điều kiện biểu thị đồng diện tích được biểu đạt bởi phương trình (14) Khi tính các trị số biến dạng góc lớn nhất  đối với các phép chiếu đồng diện tích thì dùng một trong hai công thức sau đây là tiện lợi nhất:

a

tg  )

445

hoặc là

22

b a

P = b hoặc P = a

Để tính trị số biến dạng góc  trong các phép chiếu tự do thường dùng công thức:

b a

b a





2sin

Các phép chiếu tự do rất đa dạng Phép chiếu đồng khoảng cách thì có tính chất trung gian giữa phép chiếu đồng góc và phép chiếu đồng diện tích về phương diện trị số biến dạng Có những phép chiếu tự do gầm với đồng diện tích, có những phép chiếu gần với đồng góc… Vì vậy cách phân loại trên đây tuy đơn giản, dễ hiểu nhưng không thuận lợi cho việc nghiên cứu các phép chiếu tự

do Để khắc phục nhược điểm đó, theo tính chất biến dạng người ta ghép các phép chiếu thành 7 nhóm theo sơ đồ sau đây:

Theo hình dạng của mạng lưới kinh vĩ tuyến trong mạng lưới chuẩn (tức là của phép chiếu thẳng) thì các phép chiếu bản đồ được phân ra các loại sau đây:

1- Các phép chiếu hình nón:

Trên các phép chiếu hình nón thẳng thì các kinh tuyến được biểu thị thành những đường thẳng giao nhau tại một điểm dưới các góc tỷ lệ thuận với

hiệu số kinh độ tương ứng; các vĩ tuyến là những cung tròn có cùng tâm tại giao điểm

của các kinh tuyến (hình 2.6)

Công thức toạ độ vuông góc của phép chiếu hình nón là:

 





 f





Trong đó:   const

Trong tính toán các phép chiếu thì kinh độ 

được xác định theo kinh tuyến gốc là kinh tuyến trùng

Trong đó:  const, Hàm f( ) được xác định

theo những điều kiện cho trước

3- Các phép chiếu phương vị:

Trên các phép chiếu phương vị thẳng thì các kinh tuyến là những đường thẳng giao nhau tại 1 điểm dưới các góc bằng hiệu số kinh độ tương ứng; các điểm kinh tuyến là những vòng tròn có cùng tâm tại giao điểm của các kinh tuyến (hình 2.8) Công thức toạ độ cực của phép chiếu phương vị thẳng là:

Hình 2.6: Phép chiếu hình nón

Hình 2.7:

Phép chiếu hình trụ

) (





 f





Hàm số f() được xác định dựa trên những điều

kiện cho trước về tính chất biến dạng Hàm

Trên các phép chiếu hình nón giả thì các vĩ

tuyến là những cung tròn đồng tâm, kinh tuyến

giữa là đường thẳng đi qua tâm của các kinh

tuyến; các kinh tuyến khác là những đường

cong đối xứng với nhau qua kinh tuyến giữa

(hình 2.9)

Công thức toạ độ cực của phép chiếu hình nón giả có dạng:

) (

) (

Các công thức tọa độ vuông góc của phép chiếu

Hình 2.8:

Phép chiếu phương vị

Hình 2.9 Tr 35_BG Bản đồ

hình trụ giả là :

) , (

) (

f x





Mạng lưới kinh, vĩ tuyến của các phép

chiếu hình trụ giả thì không trực giao cho nên loại

phép chiếu này không có trường hợp đồng góc

6- Các phép chiếu nhiều hình nón:

Trong các phép chiếu nhiều hình nón thì các vĩ tuyến là những đường cung tròn không cùng tâm, tâm của các vĩ tuyến ở trên kinh tuyến giữa là đường thẳng; các kinh tuyến khác là những đường cong đối xứng với nhau qua kinh tuyến giữa (hình 2.11)

Nếu lấy đường thẳng đi qua các tâm vĩ tuyến

làm trục tung thì các công thức cơ bản của

phép chiếu nhiều hình nón có dạng là:

) , (

) (

) (

) , (

) , (

f x

Thực ra phép chiếu cung tròn là một dạng riêng của phép chiếu nhiều hình nón

8- Phép chiếu phương vị giả:

Trên phép chiếu phương vị giả thì các vĩ

tuyến là các vòng tròn đồng tâm, các kinh tuyến

là những đường cong, trừ hai kinh tuyến là

đường thẳng vuông góc với nhau và là hai trục

đối xứng của phép chiếu (hình 2.12)

Các công thức của tọa độ cực của phép chiếu phương vị giả có dạng là:

) , (

) (

C- Phân loại các phép chiếu theo vị trí của mạng lưới chuẩn so với mạng lưới cơ sở:

Theo vị trí của mạng lưới chuẩn, phân ra 3 nhóm phép chiếu:

1- Các phép chiếu thẳng: Trên các phép chiếu thẳng thì mạng lưới chuẩn

trùng với mạng lưới cơ sở, khi đó vĩ độ điểm cực Q của mạng lưới chuẩn là

0

0 90

2- Các phép chiếu ngang: Trên các phép chiếu này thì mạng lưới chuẩn

có điểm cực ở trên xích đạo địa lý 0 0

3- Các phép chiếu nghiêng: Trên các phép chiếu nghiêng thì vị trí điểm cực

của Q mạng lưới chuẩn là một điểm nào đó không thuộc hai trường hợp trên, tức là

0 0

dụ, đối với loại phép chiếu hình trụ được phân ra: các phép chiếu trụ thẳng, các phép chiếu trụ ngang và các phép chiếu trụ nghiêng

Trên các phép chiếu nghiêng hoặc ngang thì mạng lưới các vòng thẳng đứng và các vòng đồng cao của hệ toạ độ cực mặt cầu nghiêng hoặc ngang mà

ta chọn sẽ được biểu thị trong mạng lưới chuẩn, tức là tương tự như các đường kinh tuyến và các vĩ tuyến trên phép chiếu thẳng tương ứng

2.2.2 Các phép chiếu hình nón

a Công thức chung của phép chiếu hình nón

Trên các phép chiếu hình nón thẳng thì các kinh tuyến được biểu thị thành những đường thẳng giao nhau tại một điểm dưới các góc tỷ lệ thuận với hiệu số kinh độ tương ứng, các vĩ tuyến là những cung tròn có cùng tâm tại giao điểm của các kinh tuyến

Lấy tâm của các vĩ tuyến làm gốc toạ độ

cực, lấy đường thẳng trùng với kinh tuyến giữa

làmtrục toạ độ cực và đồng thời làm trục tung

x của hệ toạ độ vuông góc (hình 2.13)

(19)

Hình 2.13