Nghiên ứu xây dựng hế thống thông tin địa lý phụ vụ ông tá quản lý và ấp phát thông tin tư liệu địa hình quân sự

Sau một thời gian Cục Bản đồ Bộ tổng Tham m−u đã cho ra đời nhiều loại bản đồ số các loại tỷ lệ đ−ợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt làm dữ liệu đầu vào cho hệ thống thông tin địa

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN ẢI H H À

ĐỊA L Ý PH ỤC VỤ CÔNG TÁC QU ẢN L Ý VÀ C ẤP PH ÁT

THÔNG TIN T Ư LIỆU ĐỊA H ÌNH QUÂN S Ự

L UẬN VĂN THẠC SỸ Ỹ THUẬT K CHUYÊN NGÀNH: X Ử L Ý TÍN HI ỆU V À TRUY ỀN TH ÔNG

Hà Nội – 20 04

1708330011418d8357f4a-ce2c-4437-af7b-70374a47040c

17083300114186eae4897-14ec-4617-b5b9-f7255f3d4c64

1708330011418e93cd052-fcb9-482a-9c42-077628cceffc

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN ẢI H H À

ĐỊA L Ý PH ỤC VỤ CÔNG TÁC QU ẢN L Ý VÀ C ẤP PH ÁT

THÔNG TIN T Ư LIỆU ĐỊA H ÌNH QUÂN S Ự

L UẬN VĂN THẠC SỸ Ỹ THUẬT K CHUYÊN NGÀNH: X Ử L Ý TÍN HI ỆU V À TRUY ỀN TH ÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUY ỄN TH ÚC H ẢI

Hà Nội – 20 04

Trang 3

Luận văn thạc sỹ - ngành Xử lý tín hiệu và Truyền thông Nguyễn Hải Hà

1.3 Các kiểu dữ liệu và các mô hình dữ liệu GIS 10

A - Khái niệm, phân loại và công dụng của bản đồ địa hình 18

B - Yêu cầu cơ bản đối với bản đồ địa hình 19

Trang 4

B - Lưới khống chế trắc địa quốc gia 22

b Chia mảnh, đánh số bản đồ địa hình UTM tỷ lệ 1:100.000, 1:50.000, 1:25.000 32

1.7.2 Tích hợp thông tin bản đồ với cơ sở dữ liệu 40

Chương 2: quản lý thông tin tư liệu địa hình quân sự 44

2.1.1 Vai trò của bản đồ số trong giai đoạn hiện nay 44

Trang 5

2.1.2 Hai mô hình tổ chức dữ liệu 44 2.1.3 Đôi nét về cục bản đồ - bộ tổng tham mưu 45

2.2 hệ thống thông tin tư liệu địa hình quân sự 48

2.2.2.2 Các thành phần của modul phần mềm hệ thống GIS-OFFICE 50

2.2.5.1 Một số khả năng về xử lý, tổng hợp cơ sở dữ liệu trong GIS-OFFICE 62

Trang 6

3.1.1 Lùa chän kiÕn tróc thùc hiÖn 64

3.2.1 Nh÷ng yªu cÇu vµ môc tiªu cña hÖ thèng 67

3.2.3 M« t¶ c¸c trưêng th«ng tin sö dông trong hÖ thèng 69 3.2.3.1 C¸c lo¹i d÷ liÖu ®ưîc lưu tr÷ trong hÖ thèng 69

Khèi chøc n¨ng ph©n phèi vµ t×m kiÕm th«ng tin 73

3.2.4 Qui tr×nh qu¶n lý vµ cÊp ph¸t d÷ liÖu 74

LuËn v¨n th¹c sü - ngµnh Xö lý tÝn hiÖu vµ TruyÒn th«ng NguyÔn H¶i Hµ

Trang 7

3.2.6.3 Quan hệ giữa các dạng dữ liệu và các đơn vị cung cấp, lưu trữ dữ liệu 78 3.2.6.4 Sơ đồ quan hệ giữa thuộc tính đồ hoạ và dữ liệu Vector 78 3.2.6.5 Sơ đồ quan hệ giữa dữ liệu văn bản và multimedia 79 3.2.6.6 Sơ đồ quan hệ giữa dữ liệu vector và raster 79 3.2.6.7 Sơ đồ quan hệ giữa dữ liệu raster và multimedia 79 3.2.6.8 Sơ đồ quan hệ giữa dữ liệu raster và văn bản 80 3.2.6.9 Sơ đồ quan hệ giữa tỉ lệ bản đồ và dữ liệu Raster, Vector 80 3.2.6.10 Sơ đồ quan hệ giữa thuộc tính đồ hoạ và dữ liệu Vector 80 3.2.6.11 Sơ đồ quan hệ giữa hệ toạ độ và dữ liệu Raster, Vector 81

Trang 8

Mở đầu

rong những năm qua với sự phát triển của Công nghệ Thông tin mà điển hình là sự phát triển của phần cứng cũng như phần mềm máy tính, việc thu thập, xử lý và cập nhật thông tin trở nên rất nhanh chóng và chính xác Bản đồ số với độ chính xác cao, kèm theo những thông tin hỗ trợ rất đa dạng đã và đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như: quân sự, kinh

tế văn hoá xã hội vv áp dụng thành tựu tiên tiến của công nghệ số, Cục Bản

đồ Bộ tổng Tham mưu đã cho nghiên cứu và sử dụng công nghệ thành lập bản

đồ của hãng InterGraph trong lĩnh vực quản lý và số hoá tư liệu bản đồ địa hình quân sự Sau một thời gian Cục Bản đồ Bộ tổng Tham mưu đã cho ra đời nhiều loại bản đồ số các loại tỷ lệ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt làm dữ liệu đầu vào cho hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) Một trong những sản phẩm đáng được ghi nhận là tư liệu bản đồ phục vụ công tác phân định Vịnh Bắc Bộ giữa Việt nam và Trung quốc, bản đồ biên giới Việt nam - Lào Đây là một trong những sản phẩm ứng dụng công nghệ số hiện đại, nó khẳng định sự tiện lợi vượt trội của dữ liệu số trong

hệ thống GIS đối với quá trình quản lý, lưu trữ, cập nhật và khai thác thông tin bản đồ thông qua hệ thống mạng máy tính hiện có

T

Đề tài:

“nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác

quản lý và cấp phát thông tin t

được xây dựng với những mục đích sau:

bảo an toàn, chính xác và bảo mật

quyền hạn người đăng nhập khai thác

tại đơn vị với định hướng áp dụng Công nghệ Thông tin trong Quốc phòng

và báo cáo

môi trường mạng nội bộ hiện có của đơn vị

Ngày nay hệ thống thông tin địa lý được hiểu là một hệ thống không chỉ cung cấp các thông tin địa lý thuần tuý mà còn là một phương tiện trợ giúp trong công tác quản lý, tìm kiếm, hiển thị và phân tích dữ liệu mà còn có khả năng trợ giúp ra quyết định rất hữu hiệu cho con người

Việc tạo lập và ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để lưu trữ, quản lý, phân tích và trao đổi thông tin có ý nghĩa to lớn trong công cuộc phát triển kinh tế, văn hoá - xã hội, bảo vệ môi trường sinh thái và an ninh quốc gia Do đó,

Trang 9

việc thu thập và xử lý thông tin là một vấn đề đã sớm được đặt ra Để có thông tin nhanh chóng, kịp thời và chính xác người ta đã sử dụng máy tính điện tử và gắn kết chúng với nhau trên môi trường mạng máy tính Để dễ cập nhật và quản lý thông tin người ta thống nhất dạng dữ liệu và qui định cách tạo lập dữ liệu chung cho tất cả các đơn vị, các tổ chức và cá nhân tham gia quá trình tạo lập và xây dựng dữ liệu cho hệ thống thông tin địa lý

Là một cán bộ hiện đang công tác tại Cục Bản đồ Bộ tổng Tham mưu cơ quan

Bộ Quốc phòng, đơn vị đang tham gia vào công tác thành lập và chuẩn hoá thông tin tư liệu địa hình, tôi hiểu rất rõ vai trò và mục đích sử dựng của dữ liệu bản đồ số, đặc biệt là vai trò của thông tin tư liệu địa hình quân sự trong tác chiến cũng như trong nhiệm vụ bảo vệ an ninh quốc gia

Để đáp ứng tình hình nhiệm vụ của Cục Bản đồ trong thời kỳ mới, việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thống nhất nhằm quản lý, khai thác và sử dụng tư liệu

địa hình hiện có sao cho có hiệu quả, nhanh chóng, kịp thời và chính xác; cấp phát tư liệu đúng đối tượng, sử dụng đúng mục đích theo yêu cầu của lãnh đạo chỉ huy đơn vị là hết sức cần thiết

Hệ thống này được xây dựng thành nhiều giai đoạn Giai đoạn đầu tiên là xây dựng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu GIS trợ giúp công tác quản lý, cấp phát và

sử dụng dữ liệu theo quyền truy nhập hệ thống Việc hoàn thiện và xây dựng toàn bộ hệ thống cần mất nhiều thời gian và công sức cùng với sự phối hợp tham gia, chỉ đạo của nhiều cấp lãnh đạo chỉ huy đơn vị, đồng thời cũng phải

có sự hiểu biết sâu sắc trong các lĩnh vực liên quan như: tài nguyên môi trường, đo đạc bản đồ, khí tượng thuỷ văn, tôn giáo, kính tế, văn hoá xã hội ; cùng với các kỹ thuật tiên tiến là hệ thống mạng máy tính, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, công nghệ đa phương tiện vv Vì vậy, luận văn nhấn mạnh vào giai đoạn

đầu tiên, nghiên cứu cơ sở lý thuyết và đề xuất thiết kế xây dựng hệ thống lưu trữ và cấp phát thông tin tư liệu địa hình quân sự trên nền hệ thống GIS, khai thác và quản lý dữ liệu bản đồ số đã và đang sản xuất tại đơn vị

Với mục tiêu như trên, bản luận văn này sẽ trình bày những nội dung như sau:

1 Giới thiệu hệ thống thông tin địa lý

2 Quản lý thông tin tư liệu địa hình quân sự

và những người quan tâm tới vấn đề này để đề tài được hoàn thiện và từng bước được áp dụng thử nghiệm tại đơn vị trong thời gian tới

Xin trân trọng cảm ơn giáo sư tiến sỹ khoa học Nguyễn Thúc Hải khoa Công nghệ Thông tin đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện

Trang 10

luận văn này, xin cảm ơn các cán bộ giảng viên thuộc Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng sau đại học - trường Đại học Bách khoa Hà nội,

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến, thử nghiệm chương trình trong quá trình hoàn thành luận văn này

Do phạm vi ứng dụng của luận văn rất rộng, với khả năng hiểu biết còn hạn chế cộng với thời gian thực hiện có hạn, những gì đạt được trong luận văn này mới chỉ là bước đầu cả về nội dung và hình thức, chắc chắn còn nhiều thiếu sót Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp xây dựng để hệ thống được chỉnh sửa bổ sung ngày càng hoàn thiện hơn

Trang 11

Chương 1

hệ thống thông tin địa lý

(Geographic Information Systems - GIS)

1.1 khái niệm về hệ thống gis

1.1.1 tổng quan về hệ thống GIS

Địa lý (Geography) được hình thành từ hai khái niệm: Trái đất (Geo-Earth) và tiến

trình mô tả (Graphy) Như vậy, địa lý được xem như tiến trình mô tả Trái đất Khi

mô tả Trái đất, các nhà địa lý luôn đề cập đến quan hệ không gian Chìa khoá của nghiên cứu các quan hệ không gian là bản đồ (map) Khái niệm “map” trong địa lý

học đ ợc hiểu là quá trình chuyển đổi thông tinư từ bề mặt Trái đất sang bản đồ giấy Theo Hiệp hội Bản đồ Quốc tế (International Cartographic Association) thì bản đồ

là biểu diễn bằng đồ hoạ tập các đặc trưng trừu tượng và các quan hệ không gian trên bề mặt Trái đất

Hệ thống thông tin là tập các tiến trình xử lý dữ liệu thô để sản sinh ra các thông tin

có ích cho công tác lập quyết định Chúng bao gồm tập các thao tác dẫn chúng ta đi

từ lập kế hoạch quan sát và thu thập dữ liệu tới lưu trữ và phân tích dữ liệu, tới sử dụng các thông tin suy diễn trong công việc lập quyết định Theo quan niệm này thì bản đồ cũng là một loại hệ thông tin Bản đồ là tập hợp các dữ liệu, các thông tin suy diễn từ nó được sử dụng vào công việc lập quyết định Để sử dụng hiệu quả, việc biểu diễn thông tin trên bản đồ phải tuân thủ theo qui phạm cũng như những qui

định áp dụng khi tiến hành tạo lập dữ liệu Hệ thông tin địa lý là hệ thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu qui chiếu không gian hay toạ độ địa lý Khái niệm hệ thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống được

viết tắt là GIS

ý nghĩa của chúng được diễn giải nh sau: ư

• Geographic Information Systems (Mỹ)

• Geographical Information Systems (Anh, Ôxtrâylia, Canada)

• Geographic Information Science (nghiên cứu lý thuyết và quan niệm của hệ

thông tin địa lý và các công nghệ thông tin địa lý)

• Geographic Information Studies (nghiên cứu về ngữ cảnh xã hội của thông tin

địa lý như ngữ cảnh pháp lý, khía cạnh kinh tế)

Khái niệm “địa lý” được sử dụng ở đây vì GIS trước hết liên quan tới các đặc trưng địa

lý hay “không gian” Các đặc trưng này được ánh xạ hay liên quan đến các đối tượng

không gian Các đặc trưng trên bản đồ là biểu biễn các đối tượng trong thế giới thực Khái niệm “thông tin" đề cập tới khối dữ liệu khổng lồ do GIS quản lý Các đối

tượng thế giới thực đều có tập riêng các dữ liệu chữ-số thuộc tính hay đặc tính (còn gọi là dữ liệu phi hình học, dữ liệu thống kê) và các thông tin vị trí cần cho lưu trữ, quản lý các đặc trưng không gian

Khái niệm “hệ thống” đề cập đến cách tiếp cận hệ thống của GIS Môi trường hệ

thống GIS được chia nhỏ thành các môđun để dễ hiểu, dễ quản lý nhưng chúng được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn Công nghệ thông tin đã trở thành

Trang 12

quan trọng, cần thiết cho tiệm cận này và hầu hết các hệ thống thông tin đều được xây dựng trên cơ sở máy tính và mạng máy tính

Khái niệm “công nghệ thông tin địa lý” (Geographic Information Technology) là các

công nghệ thu thập và xử lý thông tin địa lý Chúng gồm ba loại sau:

- Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS): đo đạc vị trí trên mặt đất trên cơ sở hệ thống các vệ tinh

- Viễn thám (Remote Sensing): sử dụng vệ tinh để thu thập thông tin về Trái đất

- Hệ thống thông tin địa lý.[6]

1.1.2 định nghĩa gis

Hệ thống thông tin địa lý được hiểu như là một hệ thống cho phép người sử dụng khai thác, hiển thị dữ liệu địa lý và chuyển đổi thành các dạng thông tin trợ giúp con người trong quá trình tạo lập ra quyết định Trong quá trình phát triển có rất nhiều định nghĩa về GIS Sau đây sẽ là một định nghĩa được xem là khá chính xác

và đầy đủ

" GIS là một hệ thống bao gồm các thiết bị phần cứng, phần mềm ứng dụng, dữ liệu và đội ngũ nhân sự chuyên nghiệp, được thiết kế để thực hiện các thao tác thu thập, lưu trữ, cập nhật, biến đổi, phân tích và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian từ thế giới thực một cách hiệu quả, phục vụ cho một mục đích xác định ".[1]

1.1.3 các lĩnh vực khoa học công nghệ liên quan đến gis

GIS được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau Trong đó:

 Ngành địa lý: là ngành liên quan mật thiết đến việc tìm hiểu thế giới thực và

vị trí của con người trong thế giới

 Ngành bản đồ (cartography): Thông tin địa lý là thông tin tham chiếu không

gian, có nghĩa là chúng liên quan tới ngành bản đồ Ngày nay, nguồn dữ liệu

đầu vào chính cho GIS là các bản đồ số

 Công nghệ viễn thám: Các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu địa

lý quan trọng cho GIS Viễn thám bao gồm cả kỹ thuật thu thập và xử lý dữ liệu ở mọi vị trí với giá rẻ Các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệ tinh có thể

được ghép với các lớp dữ liệu của GIS

 ảnh máy bay: ảnh máy bay và kỹ thuật đo chính xác của chúng là nguồn dữ

liệu chính về độ cao bề mặt Trái đất được sử dụng làm đầu vào của GIS

 Bản đồ địa hình: Cung cấp dữ liệu với độ chính xác cao về vị trí điểm, dáng

đất, phân bố dân cư, hệ thống giao thông [6]

1.1.4 các lĩnh vực ứng dụng gis

GIS được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: Quản lý các phương tiện tham gia giao thông, khí tượng thuỷ văn, tài chính ngân hàng, chăm sóc sức khoẻ cộng đồng, chính phủ điện tử, quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, nhân khẩu, thành lập bản đồ chuyên đề, cứu hộ cứu nạn vv GIS đóng vai trò như là một công cụ

hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

Trang 13

Những ứng dụng đặc trưng: Đánh giá và phân tích vị trí chi nhánh mới, quản lý tài

sản, tiếp thị, chính sách bảo hiểm/mô hình hóa và phân tích rủi ro

Chính quyền địa phương: Là một lĩnh vực ứng dụng rộng lớn nhất của GIS GIS có thể được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất, thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện hành, cũng có thể sử dụng GIS trong việc bảo dưỡng nhà cửa và đường giao thông, các trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp

Những ứng dụng đặc trưng: Quản lý quy hoạch, công trình, tìm kiếm thửa đất, điều

chỉnh ranh giới, bảo dưỡng nhà cửa, đường giao thông, chỉ huy và quản lý lực lượng công an, cứu hoả

Môi trường: Sử dụng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất sư lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh h ởng của một trận mư ưa lớn

Những ứng dụng đặc trưng: Sự ô nhiễm môi trường, thời tiết, khí hậu, nghiên cứu các

tiến trình nguyên nhân - hệ quả, đánh giá môi trường, kế hoạch bảo tồn môi trường

Y tế: GIS còn có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế Ví dụ như, nó chỉ ra đ ợc lộ trình ưnhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ

sở dữ liệu giao thông GIS cũng có thể được sử dụng như là một công cụ nghiên cứu dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng

Những ứng dụng đặc trưng: Đánh giá, quản lý, định lộ trình cấp cứu, nghiên cứu

dịch bệnh, phân tích tai nạn giao thông

Khí tượng thuỷ văn: GIS phục vụ phòng chống thiên tai như lũ quét ở vùng hạ l u, ưxác định tâm bão, dự đoán các luồng chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đó đưa ra các biện pháp phòng chống kịp thời

Những ứng dụng đặc trưng: Xây dựng các bản đồ ngập lụt, các hệ thống hỗ trợ phản

ứng nhanh, các mô hình ba chiều

1.2 Các thành phần và chức năng cơ bản của gis

1.2.1 Các thành phần cơ bản của gis

Một hệ thống thông tin địa lý đ ợc tạo nên từ năm thành phần cơ bản đó là: ư

Phần cứng, phầm mềm, dữ liệu, con người và phương pháp

Việc xây dựng một hệ thống thông tin địa lý sẽ đem lại rất nhiều lợi ích thiết thực

Đây là một công cụ có khả phân tích và trợ giúp người sử dụng trong quá trình lên

Trang 14

kế hoạch và tạo lập quyết định Sau đây chúng ta sẽ xem xét cụ thể với từng thành phần của hệ thống GIS

Hình 1.1: Mô tả các thành phần của hệ thống thông tin địa lý Phần cứng: Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng GIS đòi hỏi các thiết bị ngoại vi đặc biệt như bàn số hoá, máy vẽ, máy quét ảnh, máy in để vào/ra dữ liệu Các thiết bị này nối với nhau thông qua thiết bị truyền tin hay mạng LAN

Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:

 Công cụ nhập và thao tác trên các dữ liệu thông tin địa lý

 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS)

 Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị

 Giao diện đồ hoạ người - máy (GUI) để truy nhập các công cụ dễ dàng Phần mềm GIS với nhiều chức năng khác nhau và có khả năng đáp ứng đồng thời nhiều yêu cầu như:

 Hiển thị dữ liệu (bản đồ, đồ thị, biểu đồ, các bảng, )

Dễ thấy dữ liệu của hệ thống GIS là một trong những thành phần nền tảng của hệ thống và bao gồm hai thành phần dữ liệu chính là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Việc xây dựng và tổ chức quản lý dữ liệu được xem là một trong những bước cơ sở và rất tốn kém

Trang 15

Con người: Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý

hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Người sử dụng GIS có thể

là những chuyên gia kỹ thuật, những người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các bài toán thực tế trong công việc Yếu con người chính là nguồn gốc sức mạnh của một hệ thống GIS Chính vì vậy cần có một kế hoạch thường xuyên đào tạo nâng cao trình độ và sự hiểu biết về GIS cho những người tham gia sử dụng hệ thống

Phương pháp: Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại

là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hoá thủ công (dùng bàn số hoá) Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự

có các định dạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể nhận được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được cập nhập trực tiếp vào cơ sở dữ liệu GIS

Thao tác dữ liệu

Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định Ví dụ, các thông tin

địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đường phố

được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số

và có mã bưu điện trong mức vùng) Tr ớc khi các thông tin này đ ợc kết hợp với ư ưnhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết)

Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cung cấp các thao tác cho việc loại bỏ dữ liệu không cần thiết

Quản lý dữ liệu

Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

Trang 16

Có nhiều cấu trúc hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

Hỏi đáp và phân tích

Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi

đơn giản như:

- Ai là chủ mảnh đất trồng lúa 3 vụ ở cánh đồng Chum?

- Hai vị trí điểm P1 và P2 cách cầu Tân Đệ bao nhiêu mét?

- Vùng đất dành cho trồng cây mía ở huyện nào của Tỉnh Thanh Hoá?

Và các câu hỏi phân tích như:

- Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?

- Kiểu đất ưu thế cho rừng cao su là gì?

- Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào, vấn đề về môi trường bị ảnh hưởng ra sao?

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng

đặc biệt:

Phân tích liền kề

• Tổng số dân trong bán kính 1 km quanh trụ sở uỷ ban?

• Những khu làng trong khoảng 500 m từ mặt đường?

Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng

Phân tích chồng xếp

Hình 1.2: Tìm các đối tượng dọc đ ờng giao thông trong phạm vi 500 mư

Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau Các thao tác phân tích

đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc

sở hữu đất với định giá thuế

Trang 17

Hình 1.4: Bản đồ và các dữ liệu liên quan

1.3 Các kiểu dữ liệu và các mô hình dữ liệu GIS

1.3.1 Các kiểu dữ liệu của GIS

Dữ liệu GIS bao gồm 3 kiểu dữ liệu cơ bản đó là: dữ liệu không gian (Spatial Data), dữ liệu thuộc tính hay còn gọi là dữ liệu dạng bảng và dữ liệu ảnh (Image Data) 1.3.1.1 Dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian có thể xem như là một loại dữ liệu mô tả về các đối tượng trong thế giới thực trên quan điểm hình học hoặc vị trí địa lý Một ví dụ đơn giản của loại

dữ liệu này chính là bản đồ Trong đó có những đối tượng hai chiều như điểm

(point), đường (line, linestring), đa giác (polygon) , mô tả các thực thể nh thành ưphố, đường sá hay các đường ranh giới giữa các vùng, miền hay quốc gia, lãnh thổ Xét trong thế giới thực các thực thể này có một ví trí địa lý nhất định và sau khi đã

được chiếu lên mặt phẳng trở thành các đối tượng hai chiều Như vậy, dữ liệu không gian là loại dữ liệu đặc trưng về vị trí của các đối tượng được đặt trong hệ thống toạ

độ nhất định như toạ độ trái đất (kinh, vĩ tuyến hoặc chiều cao, chiều sâu) hay các

hệ toạ độ khác

Dữ liệu không gian là một trong những thành phần quan trọng nhất của GIS, có thể

ví như trái tim của hệ GIS Việc thành lập, l u trữ loại dữ liệu này rất tốn kém, cần ưnhiều thời gian và nhân công thực hiện

Trang 18

Hình 1.5: Liên kết các trường dữ liệu

Dữ liệu này có thể biểu diễn dưới dạng bảng và được liến kết chặt chẽ với dữ liệu không gian

1.3.1.3 Dữ liệu ảnh

Dữ liệu ảnh thường được sử dụng làm ảnh nền trong quá trình xây dựng bản đồ Các

ảnh này có thể là ảnh chụp từ vệ tinh (ảnh viễn thám), ảnh chụp từ máy bay (ảnh hàng không) hay ảnh thu được từ máy quét chuyên dụng

Trang 19

1.3.2.1 Mô hình dữ liệu raster

Mô hình dữ liệu raster biểu diễn các đặc trưng của vùng nghiên cứu d ới dạng lư ưới

điểm ảnh trong một không gian liên tục Mỗi giá trị trong vùng nghiên cứu tương ứng với một điểm ảnh Mỗi lớp biểu diễn một thuộc tính mặc dù các thuộc tính khác nhau có thể gắn với một điểm ảnh Đa số các phép phân tích thường kết hợp các lớp lại và tạo ra một lớp mới với các giá trị điểm ảnh mới

Ưu điểm chính của mô hình này là đơn giản Dữ liệu đầu vào có thể lấy ngay từ các ảnh vệ tinh hay các ảnh hàng không Mô hình dữ liệu raster cho phép thực hiện các phép phân tích dữ liệu một cách dễ dàng hơn và đặc biệt thuận lợi cho các hệ GIS nhằm chủ yếu vào việc phân tích các biến đổi liên tục trên bề mặt trái đất để quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường

Nhưng nhược điểm của mô hình này là phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của các

điểm ảnh (pixel) Khi kích thước của các điểm ảnh là lớn thì sẽ ảnh hưởng đến kết quả phân tích và độ chính xác của bản đồ Nếu kích thước này quá nhỏ thì đòi hỏi một không gian lưu trữ lớn Mặt khác với mô hình này, việc thiết lập các mạng lưới của các đặc trưng của bản đồ như ư đ ờng sá, hệ thống thuỷ hệ, sẽ gặp rất nhiều khó khăn Qua nghiên cứu thì mô hình dữ liệu raster định hướng chủ yếu vào phân tích mà không định hướng cho cơ sở dữ liệu

Theo dõi động thái rừng Giám sát biến động đường bờ nước

Hình 1.8: Mô hình dữ liệu raster

1.3.2.2 Mô hình dữ liệu Vector

Mô hình dữ liệu vector dựa trên cơ sở các vector hay toạ độ của một điểm trong một

hệ toạ độ nhất định Điểm là một đơn vị cơ bản của dữ liệu vector Các điểm được nối với nhau bởi các đoạn thẳng hay các đường cong để tạo nên các đối tượng khác nhau như đối tượng đường (lines) hay vùng (area) Các đ ờng thẳng biểu diễn các ưthực thể như đường phố, đ ờng mòn; các sông suối, kênh m ơng, đ ợc tạo thành ư ư ưbởi dãy các cặp toạ độ xiyj Các vùng biểu diễn các khu vực có cùng tính chất như: lãnh thổ các nước, các đơn vị hành chính giữa các quận, huyện, thị xã, phân tầng độ cao hay các khu vực đô thị, làng mạc , tất cả được xây dựng bởi các đa giác khép kín Như vậy mô hình dữ liệu vector sử dụng các thành phần điểm hay đoạn thẳng

để nhận biết vị trí của đối tượng trong thế giới thực

Cũng chính vì cách biểu diễn dữ liệu như vậy, nên mô hình dữ liệu vector cho phép thực hiện được nhiều thao tác hơn so với mô hình dữ liệu raster Trong đó có thể thực hiện việc đo diện tích, tính chu vi, đo khoảng cách thông qua các phép tính hình học trên toạ độ của các đối tượng một cách chính xác thay vì việc đếm các

Trang 20

điểm ảnh của mô hình raster Có thể thực hiện các thao tác lựa chọn, thay đổi hay cập nhật lại một đối tượng đồ hoạ bất kỳ một cách dễ dàng Thêm vào đó việc thực hiện một số thao tác khác như tìm đường đi ngắn nhất trong mạng lưới giao thông hay thuỷ hệ sẽ nhanh hơn rất nhiều Tuy nhiên các thao tác khác như quá trình xếp chồng (Overlay) các lớp sẽ có phần chậm hơn

Một đặc trưng quan trọng của mô hình dữ liệu vector là định hướng tới hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu Dữ liệu vector là loại dữ liệu có cấu trúc và có thể được lưu trữ rất tốt vào trong cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng Nhờ đó các ứng dụng có thể truy xuất dễ dàng và thực hiện các thao tác hiển thị, tìm kiếm, cập nhật, thêm bớt một cách hiệu quả nhờ vào các công cụ của hệ quản trị cơ sở dữ liệu Ngoài ra có thể thực hiện liên kết trực tiếp các thành phần dữ liệu đồ hoạ với các thuộc tính của chúng

Trong cơ sở dữ liệu không gian, các thực thể của thế giới thực được biểu diễn dưới dạng số bằng một kiểu đối tượng không gian tương ứng Dựa trên kích thước không gian của đối tượng mà Tổ chức tiêu chuẩn Hoa kỳ đối với cơ sở dữ liệu địa hình số (United State National Standard for Digital Cartographic Databases (DCDSTF, 1998)

đã chuẩn hoá các loại đối tượng như sau:

 0-D: Đối tượng có vị trí nhưng không có độ dài (đối tượng điểm)

 1-D: Đối tượng có độ dài, được tạo từ hai hay nhiều đối tượng 0-D

 2-D: Đối tượng có độ dài và độ rộng, được bao quanh bởi ít nhất 3 đoạn thẳng

 3-D: Đối tượng có độ dài, độ rộng và chiều cao hay độ sâu (chiều Z) được tạo bởi ít nhất từ hai đối tượng 2-D

Các đối tượng trong cơ sở dữ liệu không gian biểu diễn các thực thể trong thế giới thực cùng với các thuộc tính của chúng Một trong những sức mạnh của một hệ thống GIS là ở chỗ chúng trợ giúp việc tìm kiếm các thực thể trong một ngữ cảnh

địa lý và khảo sát các quan hệ giữa chúng

Việc xây dựng các thực thể từ các đối tượng điểm hay đường phải thiết lập một cấu trúc topology tương ứng Đó là quá trình xây dựng mối quan hệ giữa các điểm, các

đoạn thẳng và các vùng đối tượng tạo ra các thực thể Thực chất là xây dựng mối quan hệ không gian giữa các mối liên kết của các đối tượng trong một lớp

Topology trợ giúp cho các thao tác phân tích và tìm đường trong mạng lưới các dữ liệu trong cơ sở dữ liệu của GIS một cách thuận tiện

1.4 hệ toạ độ và hệ quy chiếu sử dụng trong GIS

Quan niệm vị trí được xác định bởi hệ trục toạ độ, chúng được sử dụng cho tiến trình thành lập bản đồ và thực hiện các tìm kiếm không gian, phân tích thông tin địa lý

Để thể hiện đặc trưng trên bản đồ cần phải xác định vị trí các điểm của đặc trưng đó

và giữ nguyên khung tham chiếu chung hay hệ thống toạ độ Sau khi đã tạo lập được khung tham chiếu không gian cần sử dụng phương tiện phân hoạch dữ liệu để thực hiện chỉ số hoá không gian trong cơ sở dữ liệu Hệ toạ độ của khung tham chiếu cần thiết cho đo vẽ bản đồ và tìm kiếm thông tin địa lý, cho phép xác định vị trí bằng khoảng cách hay từ h ớng điểm, đ ờng hay bề mặt cố định ư ư

Vị trí trên bề mặt Trái đất được xác định bởi hệ toạ độ địa lý, bao gồm kinh độ λ và

vĩ độ ϕ Đó là một dạng của hệ toạ độ cực hình cầu, trong đó hai góc được đo từ các mặt phẳng đi qua tâm hình cầu hay tựa cầu biểu diễn hình dạng Trái đất Hệ toạ độ

Trang 21

không trực tiếp cho khoảng cách nhưng nó được tính theo bán kính Trái đất tại vị trí trên bề mặt Do kinh độ và vĩ độ thể hiện vị trí trong không gian ba chiều, cho nên kho đo vẽ bản đồ chúng phải được đổi về hệ toạ độ cực hai chiều hay gọi là lưới bản

đồ Ta gọi phép biến đổi này là phép chiếu bản đồ Nguyên tắc phép chiếu bản đồ là

biến đổi bề mặt cong của Trái đất lên mặt phẳng, hình trụ hay hình nón rồi trải ra thành mặt phẳng Đường kinh, vĩ tuyến vẽ trên bản đồ gọi là lưới (graticule) Mọi

phép chiếu từ toạ độ địa lý trên bề mặt Trái đất sang lưới bản đồ hai chiều đều phát sinh sai số Việc lựa chọn loại phép chiếu phụ thuộc vào tiêu chí đặt ra trước là biến dạng tối thiểu về góc, hình dạng hay diện tích của đối tượng Kết quả của các phép chiếu bản đồ dẫn tới nhiều hệ toạ độ lưới bản đồ được sử dụng đồng thời Do vậy, khi kết hợp cơ sở dữ liệu với dữ liệu bản đồ từ nhiều nguồng khác nhau nhất thiết phải chuyển đổi các hệ trục toạ độ của chúng sang hệ toạ độ thống nhất [6]

♦ Hai trục qua gốc x, y

♦ Toạ độ là cặp P(x,y) đơn vị đo là mét (m) và các giá trị x,y thường là các số dương

Các phương pháp đo khoảng cách

 Khoảng cách Euclid: Là khoảng cách được xác định theo đường thẳng từ

điểm có toạ độ (x1,y1) tới điểm có toạ độ (x2,y2) theo công thức:

D2 = (x2-x1)2 + (y2-y1)2

Hình 1.9: Toạ độ điểm theo khoảng cách Euclid Hình 1.10: Khoảng cách Manhattan Metric

 Manhattan Metric: Là khoảng cách được đo theo các đoạn song song theo

trục x và y

 Khoảng cách có barrier: Lúc này khoảng cách được xác định theo một cách

riêng phụ thuộc vào các đối tượng ngăn cách

Ví dụ: khoảng cách từ điểm A tới điểm B khi có cầu bắc qua

Trang 22

Hình 1.11: Khoảng cách cách có barrier

1.4.1.2 Hệ toạ độ trái đất

Đây là hệ thống toạ độ cầu của trái đất, gốc toạ độ là tâm của quả đất

 Kinh tuyến (Meridian): là một đường cong giao giữa mặt phẳng đi qua hai

trục bắc, nam với trái đất

 Vĩ tuyến (Parallel of latitude): là một đường cong giao giữa mặt phẳng song

song với mặt phẳng xích đạo với trái đất

Hình 1.12: Hệ toạ độ cầu Trái đất

Toạ độ được xác định bởi kinh độ và vĩ độ, đơn vị đo cơ sở là độ

Có hai phương pháp đo là:

• Độ-phút-giây (DMS: Degree-Minute-Second)

• Độ thập phân (DD: Decimal Degree)

Ví dụ: 15030’00’’ tương đương với 15,50

 Kinh độ (longitude): Bắt đầu từ kinh tuyến gốc Greenwich, tăng dần từ 00 đến

+1800 về phía đông (từ Anh qua châu Âu, châu Phi và châu á), giảm dần từ

00 đến -1800 về phía tây (từ Anh qua Mỹ)

 Vĩ độ (latitude): Bắt đầu từ đường xích đạo, tăng dần từ 00 đến 900 lên bán cầu Bắc và giảm dần từ 00 đến -900 xuống bán cầu Nam

Khoảng cách giữa hai điểm theo hệ toạ độ kinh độ (λ), vĩ độ ( ) được tính như sau: ϕ

D= R* arccos*(sin(ϕ1 )*sin(ϕ2 ) + cos(ϕ1 )*cos(ϕ2 )*cos(λ1 - λ2 ))

Trang 23

1.4.2 Các hệ quy chiếu

Phép chiếu được dùng để biểu diễn các đối tượng địa lý trong không gian 3 chiều (hệ toạ độ cầu) lên mặt phẳng Quá trình chuyển đổi này sẽ gây nên một số sai lệch gọi là sai số Trong quá trình thành lập bản đồ người ta lựa chọn các phép chiếu thích hợp sao cho sai số này là nhỏ nhất Các loại phép chiếu được phân lớp theo tính chất và phương pháp xây dựng chúng Có 3 phương pháp chính để xây dựng phép chiếu là: mặt chiếu là hình trụ, hình nón và mặt phẳng

Sau đây là một số phép chiếu hay được sử dụng (U.S Geological Survey Map 1-1096):

- Mặt chiếu là mặt phẳng (Planes - Azimuthal): Azimuthal Equidistant, Lambert Azimuthal Equal-Area, Orthorgraphie, Stereographic

- Mặt chiếu là hình trụ (Cylinders): Mecator, Oblique Mecator, Transverse Mecator, Modified Transvers Mecator

- Mặt chiếu là hình nón (Cones): Equidistant Conic, Lambert Conformal Conic, Albers Conic Equal-Area, American Polyconic, Bipolar Oblique Conic Conformal

- Mặt chiếu giả hình trụ (Pseudo-Cylinders): Sinusoidal, Eckert No.5

Mỗi phép chiếu có một đặc điểm riêng và không phải tất cả đều hoàn hảo Sau đây

là một phương pháp lựa chọn các phép chiếu:

 Đối với các vùng vĩ độ thấp: Chọn phép chiếu hình trụ (Cylindric)

 Đối với vùng vĩ độ trung bình: Chọn phép chiếu hình nón (Conic)

 Đối với các vùng cực: Chọn phép chiếu mặt phẳng (Plane-Azimuthal)

Một số phép chiếu đã được công bố

Lưới chiếu hình ống giả giữ

diện tích Mollweide Lưới chiếu hình ống sai số trung gian Miller Lưới chiếu hình ống ngang giữ góc Mercator

Lưới chiếu hình ống giả

Robinson Lưới chiếu hình ống giữ góc Lưới chiếu phương vị cải tiến Winken bội 3

Lưới chiếu cả thế giới trong

hình tròn Lưới chiếu hình phương vị Lưới chiếu hình ống giữ đều khoảng cách

Hình 1.13: Một số lưới chiếu và hình minh họa

Trang 24

1.5 bản đồ địa hình

1.5.1 Khái quát chung

Bản đồ được xem như là một trong những sản phẩm của GIS Dựa vào các công cụ của GIS có thể tạo ra rất nhiều loại bản đồ có các tỷ lệ khác nhau với độ chính xác cao Có thể định nghĩa bản đồ như sau:

 "Bản đồ là sự biểu thị thu nhỏ của bề mặt trái đất lên mặt phẳng, xây dựng trên cơ sở toán học và phản ánh sự phân bố trạng thái và mối liên

hệ tương quan của các hiện tượng tự nhiên, xã hội loài người" (A.V Gheđưmin - Bản đồ học - NXB Giáo dục Maxcơva - 1946)

 "Bản đồ là sự biểu thị bằng ký hiệu về thực tế địa lý, phản ánh các yếu

tố hoặc các đặc điểm một cách chọn lọc thông qua nỗ lực sáng tạo của các tác giả bản đồ và được thiết kế để sử dụng khi các quan hệ không gian là các vấn đề cần đư ợc u tiên" (Nghị quyết số 1 Đại hội lần thứ ư

10 Hội Bản đồ thế giới năm 1991)

Bản đồ cho phép biểu diễn thông tin GIS một cách trực quan và dễ hiểu nhất Các

đối tượng địa lý được mô tả không chỉ bởi vị trí trong không gian mà còn bởi các thông tin về thuộc tính của chúng Bản đồ trong GIS thường là sự kết hợp hay xếp chồng của nhiều lớp (layer hoặc level) lại với nhau theo một hệ toạ độ thống nhất Mỗi lớp đặc trưng cho một tập các đối tượng địa lý có chung một số tính chất nào đó

Ví dụ một bản đồ hành chính thành phố gồm có 4 phân nhóm lớp chímh: lớp thứ nhất mô tả ranh giới giữa các quận, huyện, thị xã, các vùng kinh tế khác nhau, lớp thứ hai mô tả hệ thống giao thông, và lớp thứ ba là tập các công trình xây dựng, hay trường học, bệnh viện , lớp thứ tư mô tả cơ sở toán học để thành lập bản đồ và các trình bày ghi chú giải thích cho nội dung bản đồ

Sự phân lớp của bản đồ tạo ra một sự đa dạng trong cách biểu diễn và tạo điều kiện quản lý dễ dàng hơn Người sử dụng có thể xem và chỉnh sửa trên một lớp của bản

đồ mà không làm ảnh hưởng đến các lớp khác Thông tin lưu trữ trên bản đồ là rất phong phú dễ xem, dễ hiểu và dễ tìm kiếm

Trang 25

1.5.2.1 kháI niệm chung về bản đồ địa hình

A - Khái niệm, phân loại và công dụng của bản đồ địa hình

Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ và khái quát một phần mặt cong của Trái đất lên mặt phẳng theo những quy luật toán học nhất định Trên bản đồ, các yếu tố về thiên nhiên, kinh tế, văn hoá và xã hội được thể hiện bằng hệ thống ký hiệu Những yếu tố này được phân loại, lựa chọn, lấy bỏ, tổng hợp tương ứng với lượng dung nạp của từng loại bản đồ và từng loại tỷ lệ

Theo nội dung, bản đồ được chia ra làm bản đồ địa lý và bản đồ chuyên đề Bản đồ

địa lý thể hiện những yếu tố cơ bản của địa hình, không làm nổi bật một yếu tố nào, mức độ chi tiết và nội dung tuỳ thuộc vào tỷ lệ Bản đồ chuyên đề thể hiện tỉ mỉ một vài yếu tố nào đó của địa hình hoặc chủ yếu đưa ra những thông tin về một chuyên đề nhất định, còn các yếu tố địa hình thì chỉ thể hiện ở mức độ cần thiết, ví dụ như bản

đồ hành chính, bản đồ giao thông, bản đồ rừng, bản đồ địa chất, bản đồ dân số, bản đồ hàng không v v

Trang 26

Theo tỷ lệ, bản đồ địa lý gồm có bản đồ địa lý (tỷ lệ nhỏ hơn 1:1.000.000) và bản đồ

địa hình (tỷ lệ từ 1:1.000.000 đến 1:10.000) Trên bản đồ địa hình, địa hình và địa vật một khu vực mặt đất được thể hiện chính xác và chi tiết Mức độ chính xác và chi tiết phụ thuộc vào tỷ lệ Bản đồ địa hình tỷ lệ càng lớn thì mức độ chi tiết và độ chính xác càng cao, nhưng tính khái quát lại kém đi Ngược lại, bản đồ tỷ lệ càng nhỏ thì mức độ chi tiết và độ chính xác càng kém đi nh ng tính khái quát địa hình ưlại được nâng lên

Bản đồ địa hình đang sử dụng trong lực lượng vũ trang nhân dân ta hiện nay gồm có

3 loại chính sau đây:

Trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 tình hình mặt đất được thể hiện khá chi tiết Loại này dùng để nghiên cứu vật chướng ngại trên đường tiến quân, các tuyến phòng thủ của địch, tình hình các điểm dân cư để lập kế hoạch và chỉ huy chiến đấu Nhờ vị trí các đối tượng mặt đất, các vật chuẩn trên bản đồ tỷ lệ 1:25.000 có độ chính xác cao cho nên người ta có thể sử dụng để tính toán lập kế hoạch xây dựng công trình quân

sự làm gấp, chuẩn bị phần tử bắn cho pháo binh

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 và 1:100.000 dùng để nghiên cứu tình hình mặt đất rộng lớn hơn, nhằm phân tích, đánh giá, ý nghĩa và tác dụng chiến thuật của các yếu tố địa hình, tác dụng t ơng hỗ của chúng với các hoạt ư động quân sự Trên cơ sở

đó mà lập kế, chuẩn bị và chỉ huy chiến đấu Chúng còn được dùng để chỉ thị mục tiêu, định hướng trên thực địa, xác định vị trí trận địa, đài quan sát vv

Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:250.000 dùng để nghiên cứu lập kế hoạch tác chiến hợp đồng, chỉ huy chiến dịch, kế hoạch hành quân, chuyển quân, định hướng trên đường hành quân Trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:1.000.000 đặc điểm địa hình một khu vực rộng lớn được thể hiện với mức độ khái quát cao Loại bản đồ này dùng để chuẩn bị và triển khai các chiến dịch, chuẩn bị và chỉ huy hoạt động quân sự phối hợp ở một hướng hay một khu vực chiến lược

Địa hình là một tồn tại khách quan Trong khi chúng ta nghiên cứu địa hình để chuẩn bị và triển khai chiến đấu thì đối phương cũng biết và tìm cách nắm địa hình, tranh thủ lợi dụng tính chất chiến thuật của địa hình Bởi vậy, nghiên cứu đại hình trên bản đồ còn có tác dụng phán đoán thủ đoạn và dự kiến hành động phản ứng của

địch để giành quyền chủ động trong mọi tình huống

B - Yêu cầu cơ bản đối với bản đồ địa hình

Mặc dù có nội dung và độ chính xác khác hẳn nhau, bản đồ địa hình các loại tỷ lệ

đều phải đáp ứng những yêu cầu sau đây:

Trang 27

• Rõ ràng, dễ đọc, dễ nhớ, không gây nhầm lẫn

• Nội dụng thể hiện trên từng loại bản đồ phải thoả mãn yêu cầu sử dụng Nội dung đó phải thường xuyên được chỉnh lý, bổ xung cho sát thực tế

• Độ chính xác của bản đồ địa hình gồm có hai phần: độ chính xác vị trí mặt bằng

và độ chính xác độ cao Độ chính xác vị trí mặt bằng quy định chung cho các loại tỷ lệ là sai số vị trí mặt bằng của vật chuẩn đo trên bản đồ không vượt quá ± 0,5mm của những địa vật khác không quá ± 0,75mm nhân với tỷ lệ bản đồ

12.5 25.0 50.0

0.75 0.75 0.75

18.75 37.50 75.00

Bảng 1.1: Quy định sai số vị trí mặt bằng của bản đồ địa hình

Sai số độ cao trên bản đồ quy định riêng cho từng vùng địa hình khác nhau và lấy

khoảng cao đều cơ bản làm đơn vị tính ở vùng đồng bằng, sai số độ cao không vượt

quá 1/4, ở vùng đồi trống không vượt quá 1/3, ở vùng núi cao không vượt quá 1/2 khoảng cao đều cơ bản ở những vùng đi lại đặc biệt khó khăn tầm nhìn bị hạn chế như rừng rậm, đầm lầy, cho phép nới rộng sai số đến 1,0 khoảng cao đều cơ bản

0.62 1.78 5.00

5

10

20

1.25 3.33 10.00

10

20

-

2.5 6.7

-

Bảng1.2: Quy định sai số độ cao của bản đồ địa hình

Chú ý: a là khoảng cao đều cơ bản (đơn vị mét)

∆h là giới hạn sai số độ cao (đơn vị mét)

Đối với người sản xuất bản đồ, những yêu cầu trên đây là những căn cứ để lập phương án kỹ thuật và quy định quy trình công nghệ Với người sử dụng bản đồ thì

đây là cơ sở để chọn tỷ lệ bản đồ đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và khai thác địa hình 1.5.2.2 Cơ sở toán học của bản đồ

Để bản đồ có độ chính xác cao đáp ứng yêu cầu sử dụng, đồng thời có thể ghép nhiều mảnh bản đồ lại với nhau mà vẫn giữ được tính nhất quán cao thì đo vẽ và thành lập bản đồ phải dựa trên cơ sở toán học vững chắc Nội dung cơ sở toán học bản đồ gồm hai vấn đề cơ bản:

Trang 28

 Trái đất ta ở được nghiên cứu, xác định hình dạng và kích thước để biểu diễn dưới dạng một biểu thức toán học, dựa vào đó mà xây dựng phương pháp đo, cách suy giải và xử lý kết quả đo đạc trên mặt đất tự nhiên

 Nghiên cứu và quy định các phương pháp chiếu hình để chuyển kết quả đo

đạc trên mặt đất lên mặt phẳng với sai số nhỏ nhất

Hai nội dung cơ bản này quy định các phương pháp đo vẽ và thành lập bản đồ, quy

định sử dụng hệ toạ độ và độ cao, cách chia mảnh và đánh số bản đồ

Khi xét hình dạng và kích thước của trái đất người ta bỏ qua phần lồi lõm của mặt

đất tự nhiên mà chọn mặt nước biển trung bình, phẳng lặng, khép kín kéo dài qua tất cả các lục địa làm hình dạng trái đất và đặt tên là Geoid Mặt biển cả phẳng lặng cho

ta hình ảnh bề mặt Geoid Trên đất liền, mặt nước trên ống thuỷ tinh song song với mặt Geoid Đặc tính của bề mặt này là thẳng góc với phương của dây dọi ở mọi

điểm Trên máy kinh vĩ, sau khi cân bằng máy, trục đứng của máy thẳng góc với mặt nước ống thuỷ, tức trùng với phương dây dọi tại điểm đặt máy Lúc này trục

đứng của máy được chọn làm một trong những căn cứ để định giá trị góc đo

Nhưng phương dọi tượng trưng cho lực hút của trái đất lại biến động theo khối lượng vật chất phân bố không đồng nhất trong vỏ trái đất Vì thế mặt Geoid cũng biến

động theo, không thể biểu diễn bằng một biểu thức toán học thuận tiện cho việc suy giải và xử lý kết quả đo đạc

Kết quả nghiên cứu, đo đạc và tính toán chính xác của nhiều nhà khoa học cho biết trái đất có dạng một thể bầu dục dẹt ở hai đầu cực và hơi phình ra ở xích đạo, có thể dùng thể bầu dục quay để thay thế và biểu diễn bằng một biểu thức toán học Thể bầu dục quay được đặt tên là Ellipsoid, với kích thước xác định bằng bán trục dài a

và bán trục ngắn b hoặc bằng bán trục dài a và độ dẹt α

Hình 1.15: Ellipsoid Tác giả Năm công bố Bán trục dài(mét) Độ dẹt

Bảng 1.3: Một số kích thước Ellipsoid Trái đất

Cực bắc

Bán trục ngắn

Bán trục dài Xích đạo

Cực nam

Trang 29

Bảng 1.3 thống kê một số kích thước Ellipsoid Trái đất của một số nhà nghiên cứu trắc địa trên thế giới

Từ cuối những năm 50 của thế kỷ XX, khi vệ tinh nhân tạo được phóng lên quỹ đạo

đến nay, số liệu quan trắc vệ tinh đã được sử dụng để xác định kích thước Ellipsoid trái đất Năm 1968 cơ quan bản đồ quân sự Mỹ (AMS) công bố kích thước Ellipsoid Fischer với bán trục dài 6378150 mét và độ dẹt là 1:298.3 Theo kích thước này; mặt Ellipsoid cao hơn mặt Geoid 80 mét ở chỗ cao nhất và thấp hơn mặt Geoid 60 mét ở chỗ thấp nhất

Năm 1971 Hiệp hội Trắc địa và Địa vật lý Quốc tế (IUGG) quyết định sử dụng ellipsoid quốc tế với bán trục dài 6378160 mét và độ dẹt 1:298.25 để giải quyết những công việc liên quan đến nhiều nước trên thế giới

Những kích thước Ellipsoid đã thống kê trong bảng 1.3 trên đây chủ yếu sử dụng kết

quả đo đạc ở một số địa phương mà tính ra, chỉ có thể thích hợp với từng khu vực trên thế giới Bởi vậy, mỗi quốc gia phải chọn một Ellipsoid có kích thước thích hợp nhất khớp lên phần lãnh thổ nước mình để sử dụng Công việc này gọi là định vị Ellipsoid Điều kiện để định vị Ellipsoid là độ chênh lệch giữa mặt Ellipsoid và mặt Geoid trên lãnh thổ nước mình là cực tiểu, bán trục ngắn trùng với trục quay của trái

đất Ellipsoid sau khi định vị gọi là Ellipsoid quy chiếu Trên phần đất Châu Âu sử dụng tới 9 Ellipsoid quy chiếu Một số nước ở Châu Âu sử dụng thống nhất Ellipsoid Krasopski

ở Việt Nam từ năm 1945 về trước, Pháp sử dụng Ellipsoid Clark và chiếu hình Bonne để thành lập bản đồ Từ năm 1960 đến nay, ở miền Bắc nước ta sử dụng Ellipsoid Krasopski Còn ở miền Nam từ vĩ tuyến 17 trở vào lại dùng Ellipsoid Everest cùng chung hệ thống với ấn độ và các nước Đông Nam á

Trong khi vị trí mặt bằng của điểm mặt đất được chuyển lên mặt Ellipsoid quy chiếu

để xử lý thì độ cao lấy mặt nước biển trung bình (tức mặt Geoid) làm gốc Điểm gốc

độ cao của nước ta đặt ở Hòn Dấu (Đồ Sơn) Riêng trên các bản đồ từ vĩ tuyến 17 trở vào, độ cao vẫn còn lấy mực nước biển trung bình ở Mũi Nai (Hà Tiên) làm chuẩn Cục Đo đạc và Bản Đồ Nhà nước (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã tổ chức đo nối hai điểm gốc độ cao để thống nhất hệ độ cao trong cả nước Kết quả b ớc đầu ưcho biết mực nước biển trung bình ở Hòn Dấu cao hơn mực nước biển trung bình ở Mũi Nai là 0.167 mét

B - Lưới khống chế trắc địa quốc gia

Mỗi nước đều xây dựng lưới khống chế trắc địa quốc gia của mình nhằm:

• Nghiên cứu xác định hình dạng, kích thước và định vị Ellipsoid thích hợp nhất trên lãnh thổ nước mình

• Làm cơ sở để đo vẽ và thành lập một hệ thống bản đồ có độ chính xác đồng

đều trong cả nước

• Làm chỗ dựa phát triển lưới trắc địa khu vực để đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, khảo sát thiết kế và thi công các công trình như khu công nghiệp, đô thị, đường sá, cầu cống, sân bay, bến cảng, xác định đường ranh giới quốc gia vv

Lưới khống chế trắc địa quốc gia gồm 2 bộ phận: khống chế mặt bằng và khống chế

độ cao Để khống chế mặt bằng dùng phương pháp đo tam giác, đo đường sườn đa

Trang 30

giác hoặc trắc địa vệ tinh Về độ cao dùng phép đo thuỷ chuẩn Lưới tam giác và lưới thuỷ chuẩn quốc gia được phân theo độ chính xác thành nhiều cấp dựa trên nguyên tắc lấy chính xác cao không chế chính xác thấp hơn

Điểm khống chế trắc địa quốc gia được xây dựng vững bền ngoài thực địa Phần nổi trên mặt đất là một dàn tiêu bằng gỗ hoặc thép Phần chìm gồm một hệ thống mốc bê tông từ 2 đến 3 thớt tuỳ theo cấp hạng thấp hay cao Giữa mỗi thớt gắn tâm mốc bằng

sứ hoặc bằng đồng, trên mặt khẵc hình chữ thập Tâm chữ thập là tâm điểm khống chế trắc địa

Các mốc thớt phải chôn dưới đất sao cho các tâm chữ thập và tâm dàn tiêu nằm trên cùng một đường dây dọi Kết quả đo phải chuyển về tâm điểm Toạ độ điểm khống chế quốc gia tính từ tâm điểm này Độ cao tuyệt đối của mỗi điểm tính từ mặt trên của tâm mốc Toạ độ và độ cao của từng điểm được đo và tính theo quy tắc nhà nước quy định cho từng cấp hạng

Lưới khống chế trắc địa quốc gia được xây dựng công phu và tốn kém Mỗi điểm khống chế là một mắt xích của mạng lưới nên chúng phải được bảo tồn nghiêm ngặt

Do lịch sử, lưới khống chế trắc địa quốc gia Việt Nam hiện nay hình thành hai mảng

có kết cấu và cường độ khác nhau Từ biên giới phía bắc đến Lệ Thuỷ (Quảng Trị) Nhà nước ta xây dựng lưới tam giác liên tục và lưới thuỷ chuẩn quốc gia 4 hạng: I,

II, III và IV Một số tiêu chuẩn chính của lưới tam giác quốc gia được trình bày ở

Bảng 1.4: Quy định kỹ thuật đối với lưới tam giác quốc gia

Từ vĩ tuyến 17 trở vào, cơ quan bản đồ quân sự Mỹ tận dụng lưới tam giác Pháp xây dựng từ cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20, đo bổ sung tăng cường những đoạn yếu, kiện toàn thành lưới tam giác từ Cồn Tiên (Quảng Trị) đến Núi Châu Thới (Biên Hoà) Từ đây xuống các tỉnh đồng bằng Nam Bộ, mạng lưới được mở rộng bằng lưới

đường sườn đa giác cấp cao Kết quả đo tính chuyển lên Ellipsoid Everest, điểm gốc toạ độ là ấn Độ, mặt chuẩn độ cao là Mũi Nai (Hà Tiên) Với lưới khống chế trắc

địa này, giới quân sự Mỹ đã thành lập hệ thống bản đồ địa hình ở tỷ lệ lớn nhất đến 1:50.000 từ Nam Triều Tiên qua Nhật Bản, các nước Đông Nam á đến ấn Độ Lưới khống chế trắc địa siêu quốc gia này còn phục vụ cho mục đích sử dụng vũ khí tầm

xa của Mỹ ở khu vực châu á Thái Bình Dương

Trang 31

 Giữ tỷ lệ, tức là tỷ lệ đoạn thẳng ở các khu vực khác nhau ở trên bản đồ không đổi

 Giữ diện tích, tức là diện tích đo tính theo bản đồ bằng diện tích cùng khu vực đo ngoài thực địa

Trong thực tế không có một phương pháp chiếu hình nào cùng lúc thoả mãn cả ba yêu cầu trên Mỗi phép chiếu chỉ có thể thoả mãn tốt nhất được một yêu cầu và thoả mãn được hai yêu cầu còn lại đến một mức độ nào đó mà thôi Bởi vậy khi thành lập bản đồ phải xuất phát từ mục đất sử dụng để chọn phép chiếu hình thích hợp

Đối với bản đồ địa hình cần ưu tiên thoả mãn yêu cầu giữ góc Bản đồ địa hình sử dụng trong lực lượng vũ trang nhân dân ta hiện nay thành lập hai phép chiếu hình giữ góc là hình chiếu Gauss và hình chiếu U.T.M

a Chiếu hình Gauss [4]

Theo phép chiếu hình này, Ellipsoid quy chiếu được chia thành 60 múi nhỏ, mỗi múi nhỏ có 6 độ kinh Đánh số múi chiếu từ 1 đến 60, từ kinh tuyến gốc Greenwich

về phía Đông Lãnh thổ Việt Nam nằm giữa kinh tuyến 1020 đến kinh tuyến 1100

nên thuộc 2 múi chiếu hình 18 và 19

Mỗi múi được chiếu hình lên bề mặt một hình trụ ngang sao cho bề mặt của hình trụ tiếp với kinh tuyến giữa múi Kinh tuyến này gọi là kinh tuyến trục Kinh tuyến 105

là kinh tuyến của múi chiếu hình số 18 (hình 1.16 và hình 1.17)

Hình 1.16: Chiếu hình Gauss

Như vậy, hình chiếu của kinh tuyến trục xích đạo là đường thẳng, hình chiếu của những kinh vĩ tuyến khác trong múi chiếu là đường cong Tỷ lệ chiếu trên kinh tuyến trục bằng 1, ở những nơi khác đều lớn hơn 1, càng ra biên múi càng lớn Bởi vậy, diện tích mỗi mảnh bản đồ lớn hơn diện tích thực địa của khu vực đó Để giới hạn sai số chiếu hình cũng có thể chia Ellipsoid quy chiếu thành 120 múi, mỗi múi

3 độ kinh

Theo phép chiếu hình Gauss, mỗi múi chiếu hình thành một hệ toạ độ vuông góc

độc lập Trục Bắc của hệ này ký hiệu là trục X, là hình chiếu của kinh tuyến trục Trục Đông ký hiệu là trục Y, là hình chiếu của xích đạo Giao điểm của hai trục này

là điểm gốc của hệ toạ độ vuông góc Toạ độ X của một điểm mặt đất tính theo trục Bắc gọi là giá trị Bắc, toạ độ Y tính theo trục Đông gọi là giá trị Đông Để tránh số

âm, chọn toạ độ điểm gốc X = 0 km, Y= 500 km (hình 1.17)

Mảnh bản đồ Gauss được giới hạn bằng kinh vĩ tuyến Theo phép chiếu này đường biên của mảnh bản đồ là đường cong Trừ trường hợp đường khung của mảnh bản đồ

Trang 32

trùng với kinh tuyến hay xích đạo, hoặc giả khu vực đo vẽ bản đồ nhỏ đến mức độ sai số chiếu hình không đáng kể thì đường biên khung bản đồ là đường thẳng

Hình 1.17: Múi toạ độ vuông góc Gauss

 Theo phép chiếu hình U.T.M Ellipsoid cũng được chia thành 60 múi nhưng

có đánh số múi toạ độ từ 1 đến 60 kể từ kinh tuyến 1800 về hướng Đông

Hình 1.18: Múi toạ độ vuông góc U.T.M

 Hệ toạ độ vuông góc của múi chiếu hình chỉ áp dụng cho khu vực từ 80 độ vĩ Nam đến 84 độ vĩ Bắc Trục Bắc của hệ toạ độ là hình chiếu của kinh tuyến trục, trục Đông là hình chiếu của xích đạo Giao điểm của hai trục này là

điểm gốc của hệ toạ độ với trị số X= 0 km , trị số Y= 500 km đối với Bắc bán cầu và trị số X= 10.000 km, trị số Y= 500 km đối với bán cầu Nam

Trang 33

1.5.2.3 Các hệ toạ độ trên bản đồ

Toạ độ là những đại lượng (góc hay độ dài) dùng để xác định vị trí của điểm mặt

đất Vị trí này khi cần xác định trên mặt cầu thì dùng toạ độ địa lý, trên mặt phẳng thì dùng toạ độ vuông góc

A - toạ độ địa lý

Toạ độ địa lý là những đại lượng góc, đơn vị

thường dùng là độ (0) hay gơrát (g), gồm độ kinh

và độ vĩ

Độ kinh của một điểm P bất kỳ là trên mặt đất là

góc nhị diện do mặt kinh tuyến gốc (kinh tuyến

Greenwich) và mặt kinh tuyến qua điểm P hình

thành Độ kinh được tính từ kinh tuyến gốc sang

phía Đông với giá trị dương từ 00 đến +1800, sang

phía Tây với giá trị âm từ 00 đến -1800

Độ vĩ của điểm P là góc đo đường dây dọi hoặc

đường pháp tuyến của mặt Ellipsoid qua điểm đó

Toạ độ địa lý còn chia làm 2 loại: kinh vĩ độ thiên văn và kinh vĩ độ trắc địa Dùng kinh

vĩ độ thiên văn khi xét vị trí của điểm trên mặt đất trên Geoid Lúc này về nguyên tắc, phương của đường dây dọi qua P phải nằm trọn trên mặt phẳng kinh tuyến qua

điểm này Độ vĩ thiên văn của điểm P là góc do đường dây dọi này và mặt xích đạo tạo thành Ký hiệu quy ước để gọi độ kinh thiên văn là λ, độ vĩ thiên văn là ϕ

Dùng kinh vĩ độ trắc địa khi xét vị trí của điểm mặt đất trên Ellipsoid quy chiếu Lúc này mặt kinh tuyến qua P phải chứa đường pháp tuyến của mặt Ellipsoid tại

điểm này Độ vĩ trắc địa là góc do pháp tuyến này và mặt xích đạo tạo thành Ký hiệu quy ước cho độ kinh trắc địa là L, độ vĩ trắc địa là B Để phân biệt cần nhớ rằng kinh vĩ độ thiên văn lấy đường dây dọi làm chuẩn Kinh vĩ độ thiên văn (Geoid) sau khi tính chuyển lên Ellipsoid quy chiếu là kinh vĩ độ trắc địa

Kinh vĩ độ thiên văn và kinh vĩ độ trắc địa của một điểm nhìn chung chênh nhau không

đáng kể Nếu trên bản đồ đã nói đến toạ độ địa lý thì phải hiểu đó là toạ độ trắc địa

B - Toạ độ vuông góc

Đối tượng mặt đất biểu thị trên bản đồ địa hình, thông qua phép chiếu hình đã được chuyển lên mặt phẳng, bởi vậy phải dùng toạ độ vuông góc để xác định vị trí của chúng Chúng ta hiện đang sử dụng bản đồ địa hình được thành lập theo các phép chiếu hình Gauss và UTM cho nên phải nắm vững hai hệ toạ độ vuông góc Gauss và UTM

a Toạ độ vuông góc Gauss

Như đã trình bày ở trên, theo phép chiếu hình Gauss, mỗi múi chiếu có 6 độ kinh hình thành một hệ toạ độ vuông góc độc lập với 2 trục: trục Bắc, ký hiệu X, là hình chiếu của kinh tuyến trục, trục Đông, ký hiệu Y, là hình chiếu của xích đạo

Trang 34

Giao điểm của hai trục này là điểm gốc của toạ độ vuông góc Để tránh số âm ta chọn toạ độ của điểm gốc X= 0 km, Y= 500 km (hình 1.17)

Phép chiếu hình Gauss hiện chỉ sử dụng ở các nước vùng Bắc bán cầu nên không gặp phải trường hợp trị số X là số âm Tuy vậy, sẽ có trường hợp 2 mục tiêu ở hai múi chiếu khác nhau có cùng X,Y Do đó phải thêm số hiệu múi chiếu vào trước toạ

độ Y để phân biệt

Để xác định toạ độ vuông góc của mục tiêu được nhanh chóng và chính xác, người

ta lập lưới toạ độ vuông góc trên bản đồ địa hình Đó là những đoạn thẳng song song với 2 trục X,Y mà giãn cách giữa 2 đường cạnh nhau quy định theo tỷ lệ bản đồ như bảng sau đây

Tỷ lệ bản đồ Giãn cách trên bản đồ (cm) Giãn cách ở thực địa (km)

Bảng 1.5: Giãn cách lưới toạ độ vuông góc trên bản đồ

Ngoài ra, trên mỗi mảnh bản đồ tiếp giáp giữa 2 múi chiếu đều có trình bày lưới tọa

độ vuông góc của múi chiếu cạnh bên in bằng mầu mực nhạt hơn để tiện cho việc tra cứu, sử dụng

b Toạ độ vuông góc U.T.M

Cũng như toạ độ vuông góc Gauss, trong mỗi múi chiếu hình 6 độ kinh hình thành một hệ toạ độ vuông góc U.T.M với trục Bắc là hình chiếu của kinh tuyến trục và trục Đông là hình chiếu của xích đạo Giao điểm của hai trục này là điểm gốc của hệ toạ độ vuông góc với trị số X= 0 km đối với Bắc bán cầu, X= 10.000 km đối với Nam bán cầu và trị số Y= 500 km (hình 1.18)

Vì bản đồ U.T.M được thành lập và sử dụng trên một khuc vực rộng lớn bao trùm nhiều quốc gia, trùm lên nhiều múi chiếu hình nên việc đánh số, đặt tên phải được thực hiện một cách cẩn thận nhằm tránh gây nhầm lẫn Phần dưới đây trình bày cách chia khu, đánh số khu toạ độ vuông góc

Trong mỗi múi chiếu chỉ dùng một toạ độ vuông góc giới hạn từ vĩ độ Nam 800 đến

vĩ độ Bắc 840, được chia thành 20 khu, mỗi khu có chiều ngang 6 độ kinh và chiều dọc 8 độ vĩ, riêng khu cuối cùng sát cực Bắc có chiều dọc 12 độ vĩ Hai mươi khu toạ độ vuông góc này được ký hiệu từ Nam lên Bắc bằng 20 chữ cái in hoa C, D, E,

F, G, H, J, K, L, M, N, P, Q, R, S, T, U, V, W và X Còn bốn chữ A, B, Y, Z dành cho hai cực trái đất, hai chữ I và O không dùng vì sợ nhầm với 1 và 0 Tên của một khu toạ độ vuông góc gồm số hiệu múi toạ độ kết hợp với lý hiệu của khu Múi toạ

độ U.T.M được đánh số từ 1 đến 60 bắt đầu từ kinh tuyến 180 về phía Đông, nên chênh với số hiệu múi toạ độ Gauss 30 đơn vị và trùng với số hiệu múi chiếu bản đồ (sẽ trình bày ở phần chia mảnh và đánh số bản đồ) Cách đánh số, đặt tên khu toạ độ vuông góc U.T.M trên toàn thế giới được mô tả ở hình 1.20 Theo hình này, lãnh thổ

ba nước Đông Dương nằm trong năm khu toạ độ 48P, 49P, 47Q, 48Q và 49Q

Trang 35

Hình 1.20: Số hiệu khu toạ độ vuông góc trên toàn thế giới và Đông Dương

Hình 1.21: Phân khu toạ độ ba nước Đông Dương

Trang 36

Mỗi khu toạ độ vuông góc còn chia thành nhiều phân khu, hình vuông mỗi chiều dài 100km Dùng 2 chữ cái in hoa để đánh số, một chữ theo trục Y, một chữ theo trục

X Theo trục Y mỗi múi toạ độ được chia thành 8 phân khu Cả 3 múi liên tiếp nhau gồm 24 phân khu được đánh số từ A đến Z, không dùng hai chữ cái I và O để đánh tránh nhầm với 1 và 0 Theo trục X các phân khu cũng được đánh số bằng 24 chữ in hoa trên Nhưng ở mỗi múi tọa độ có số hiệu lẻ, chữ A được đặt tên cho phân khu

đầu tiên kể từ đường xích đạo, những múi có số hiệu chẵn thì lùi về phía Nam 5 phân khu để tránh nhầm lẫn

Lãnh thổ 3 nước Đông Dương nằm trong các phân khu toạ độ vuông góc được trình bày ở hình 1.21

Trên mỗi tờ bản đồ địa hình U.T.M dưới biên khung phía Nam có ghi chú rõ tờ đó nằm trong những phân khu toạ độ vuông góc nào Khi chỉ thị mục tiêu bằng toạ độ U.T.M phải báo cáo cả số hiệu khu và phân khu toạ độ vuông góc

1.5.2.4 Chia mảnh, đánh số bản đồ địa hình

A - chia mảnh, đánh số bản đồ Gauss

Bản đồ địa hình Gauss lấy kinh tuyến làm biên khung và lấy mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 làm cơ sở để chia mảnh, đánh số những mảnh bản đồ tỷ lệ lớn hơn Kích thước mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 là 6 độ kinh x 4 độ vĩ ở khu vực 15 vĩ nó bao trùm một diện tích mặt đất khoảng 280.000 km2

Bản đồ Gauss tỷ lệ 1:1.000.000 được chia mảnh như sau: Dọc theo múi chiếu hình,

từ xích đạo về phía cực, cứ cách 40 vĩ lại chia một đai, ký hiệu đai từ A đến Y trừ hai cực không có ký hiệu Như vậy mỗi mảnh bản đồ 1:1.000.000 nằm gọn trong một

đai Đặt tên mảnh bản đồ 1:1.000.000 bằng cách ghép số hiệu múi bản đồ và ký hiệu

đai Cần chú ý múi bản đồ cũng được đánh số theo múi 60 kinh nhưng bắt đầu từ kinh tuyến 1800, tăng dần về phía Đông Như vậy, trong khu vực từ kinh tuyến gốc Greenwich đến kinh tuyến 1800, số hiệu múi bản đồ bằng số hiệu múi toạ độ ô vuông cộng thêm 30, còn ở khu vực từ 1800 kinh đến 3600 kinh thì ngược lại Ví dụ,

Hà Nội (kinh độ 105, vĩ độ 21) nằm trong múi toạ độ ô vuông 18, trong múi bản đồ

48 Số hiệu mảnh bản đồ Hà Nội tỷ lệ 1:1.000.000 là F-48 (hình 1.22)

Hình 1.22: Chia mảnh và ghi số hiệu bản đồ 1:1000000

Mảnh 1:1000000 Hà nối; ký hiệu đai: F; Số hiệu múi: 48; Số hiệu mảnh bản đồ Hà nội

tỷ lệ 1:1000000: F-48

Trang 37

Cách chia mảnh, đánh số bản đồ Gauss tỷ lệ từ 1:500.000 trở lên xem bảng 1.6 và các hình 1.23 và 1.24

Tỷ lệ Kích thước độ kinh x độ vĩ Cách chia Ký hiệu riêng Số hiệu mảnh bản đồ

1:500.000 3 0 x 2 0

Chia mảnh 1:1.000.000 thành 4 phần

Số hiệu mảnh 1:1.000.000

ký hiệu riêng

1:200.000 1 0 x 40 ’

I đến XXXVI

từ trái sang phải,

từ trên xuống dưới

ký hiệu riêng

1:100.000 30 ’ x 20 ’

1 đến 144

từ trái sang phải,

từ trên xuống dưới

ký hiệu riêng

1:50.000 15 ’ x 10 ’

Chia mảnh 1:100.000 thành 4 phần

Số hiệu mảnh 1:100.000

ký hiệu riêng

1:25.000 7.5 ’ x5 ’

Chia mảnh 1:50.000 thành 4 phần

a b

c d

Số hiệu mảnh 1:50.000

Trang 38

Ví dụ chia mảnh, đánh số bản đồ Gauss tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000

Mảnh Hà Nội

Tên mảnh

Số hiệu mảnh bản đồ

B - Chia mảnh, đánh số bản đồ địa hình UTM

Bản đồ địa hình UTM do cơ quan bản đồ quân đội Mỹ (AMS) thành lập và sản xuất gồm nhiều chủng loại và rất đa dạng Có khi cùng một tỷ lệ nhưng lại chia mảnh khác nhau, kích thước khác nhau và đánh số cũng khác nhau

Ví dụ loại bản đồ 1:50.000 L 701 có kích thước 15’x10’ nhưng loại bản đồ 1:50.000 L 7014 lại có kích thước 15’x 15’ Tương tự như vậy, bản đồ tỷ lệ 1:100.000 cũng thay đổi theo Trong khi chưa đo vẽ được bản đồ địa hình mới, hiện nay chúng ta vẫn chỉnh lý, tái bản bản đồ UTM để sử dụng trong lực lượng

vũ trang nhân dân Phần dưới đây chỉ đề cập đến việc chia mảnh, đánh số loại bản đồ U.T.M này

a Chia mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:1.000.000, 1:500.000, 1:250.000

 Bản đồ UTM tỷ lệ 1:1.000.000 cũng có kích thước và cách chia mảnh như bản đồ Gauss cùng tỷ lệ Trong cách đánh số có một số điểm khác sau đây:

 Đai 4 chỉ đánh số từ A đến U

 Mảnh bản đồ thuộc Bắc bán cầu thì thêm chữ N vào trước ký hiệu đai, thuộc Nam bán cầu thì thêm chữ S Ví dụ mảnh bản đồ U.T.M Hà Nội tỷ lệ 1:1.000.000 có số hiệu NF-48

 Một mảnh bản đồ 1:1.000.000 chia thành 4 mảnh bản đồ U.T.M 1:500.000

Ký hiệu A, B, C, D ghi theo chiều kim đồng hồ Như vậy, mảnh bản đồ U.T.M

Hà Nội tỷ lệ 1:500.000 có số hiệu NF-48-C (hình 1.25)

 Một mảnh bản đồ 1:1.000.000 chia thành 16 mảnh bản đồ 1:250.000, kích thước 10’ x 10’, ký hiệu từ 1 đến 16 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên

Trang 39

xuống dưới Mảnh bản đồ U.T.M tỷ lệ 1:250.000 Hà Nội có số hiệu 48-11 (hình 1.25).

NF-Hình 1.25: Chia mảnh, đánh số bản đồ U.T.M tỷ lệ 1:500.000 và 1:250.000

b Chia mảnh, đánh số bản đồ địa hình UTM tỷ lệ 1:100.000, 1:50.000, 1:25.000

 Bản đồ địa hình U.T.M tỷ lệ 1:100.000 có kích thước 30’x30’, được đánh số riêng không liên quan đến bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 Số hiệu bản đồ U.T.M 1:100.000 gồm hai phần gộp lại là ký hiệu cột và ký hiệu hàng Ký hiệu gồm hai chữ số, dựa vào kinh vĩ độ của mảnh bản đồ mà tính theo công thức sau đây:

L0 và B0 là toạ độ địa lý của điểm gốc Cơ quan bản đồ quân đội Mỹ chọn

điểm gốc này với L0= 750; B0= 40

Ví dụ: Tìm số hiệu mảnh bản đồ U.T.M Hà Nội tỷ lệ 1:100.000 Dựa vào kinh vĩ độ của mảnh bản đồ 1:100.000 Hà Nội ta biết L =106; B=21,5 Tính ra

Ký hiệu cột: 2(106-75)-1= 61

Ký hiệu hàng: 2(21,5+4) = 51

Như vậy mảnh bản đồ U.T.M Hà Nội tỷ lệ 1:100.000 có số hiệu 6151

 Một mảnh bản đồ 1:100.000 chia thành 4 mảnh 1:50.000 với kích thước

15’x15’ và ký hiệu bằng chữ số La Mã I, II, III, IV, bắt đầu từ góc phần tư

Đông Bắc theo chiều kim đồng hồ Gộp ký hiệu mảnh 1:50.000 vào số hiệu mảnh 1:100.000 ta có số hiệu mảnh 1:50.000 Ví dụ số hiệu mảnh bản đồ U.T.M Hà Nội tỷ lệ 1:50.000 là 6151-II

 Một mảnh bản đồ 1:50.000 chia thành 4 mảnh 1:25.000 với kích thước 7,5’x7,5’ và ký hiệu NE (Đông Bắc), SE (Đông Nam), SW (Tây Nam), NW (Tây Bắc) Gộp ký hiệu của mảnh 1:25.000 vào số hiệu mảnh 1:50.000 ta có số

Trang 40

hiệu mảnh bản đồ U.T.M tỷ lệ 1:25.000 Thí dụ mảnh bản đồ U.T.M Hà Nội tỷ

lệ 1:25.000 có số hiệu là 6151-II-SW

Hình 1.26: Chia mảnh đánh số bản đồ UTM tỷ lệ 1:100000, 1:50000 và 1:25000

1.6 xử lý và phân tích dữ liệu trong GIS

1.6.1 xử lý dữ liệu trong GIS

Quá trình xử lý dữ liệu trong GIS bao gồm hai công đoạn chính:

- Phát sinh dữ liệu có cấu trúc topo (dữ liệu vector)

- Trong trường hợp dữ liệu ảnh vệ tinh thì phải phân lớp các đặc tr ng trên ảnh ưthành các đối tượng theo qui định phân lớp (dữ liệu raster)

Các thông tin không gian bao gồm: các đối tượng, mạng lưới và mô phỏng bề mặt thế giới thực Quá trình xử lý dữ liệu dựa trên cơ sở các mục đích sử dụng khác nhau

đòi hỏi dữ liệu phải được tổ chức biểu diễn sao cho phù hợp Vì thế cần cung cấp phương tiện cho người sử dụng GIS thay đổi cấu trúc dữ liệu để thích nghi với các mục đích yêu cầu khác nhau Điều này đòi hỏi không chỉ chức năng tạo lập mô hình dữ liệu vector có cấu trúc topo mà mô hình raster cũng cần cấu trúc này Bên cạnh

đó còn có khả năng thay đổi cách biểu diễn, thay đổi phân lớp và sơ đồ mẫu, làm

đơn giản hoá hay khái quát hoá dữ liệu, biến đổi giữa hệ thống các trục toạ độ và biến đổi các phép chiếu bản đồ Các thao tác này được xem là tiền xử lý dữ liệu Mức độ xử lý dữ liệu ban đầu có thể diễn ra theo các cấp độ khác nhau, phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng GIS

Thêm vào đó, khi so sánh dữ liệu từ các nguồn tài liệu khác nhau, vấn đề chung nảy sinh là sử dụng hai hay nhiều phân lớp hay sơ đồ mã hoá cho cùng một hiện tượng

Để nhận ra các khía cạnh khác nhau của hiện tượng với dữ liệu có mức độ chi tiết khác nhau, cần phải có tiến trình xấp xỉ hoá hay đơn giản hoá để biến đổi về cùng một sơ đồ

Vấn đề nảy sịnh khi tích hợp dữ liệu bản đồ là hệ thống toạ độ của chúng được đo vẽ trên cơ sở các phép chiếu bản đồ khác nhau Các dữ liệu này không thể tích hợp trên cùng một bản đồ nếu không biến đổi chúng về cùng hệ trục toạ độ

1.6.2 phân tích dữ liệu trong GIS

Phân tích dữ liệu là một chức năng nổi bật của hệ thống thông tin địa lý Hệ thống GIS không tạo lập quyết định cho người sử dụng nhưng nhờ có những công cụ phân tích hiệu quả sẽ trợ giúp đắc lực trong quá trình ra quyết định của họ

Tiêu đề	Nghiên Cứu Xây Dựng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý Phục Vụ Công Tác Quản Lí Và Cấp Phát Thông Tin Tư Liệu Địa Hình Quân Sự
Tác giả	Nguyễn Hải Hà
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thúc Hải
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Xử Lý Tín Hiệu Và Truyền Thông
Thể loại	Luận Văn Thạc Sỹ
Năm xuất bản	2004
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	6,59 MB