Gis trong quản lý tài nguyên môi trường iuh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.94 MB, 249 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b>LƯƠNG VĂN VIỆT </b>(chủ biên)
<b>HUỲNH CÔNG Lực LÊ BÁ LONG</b>
<b>GIS TRONG QUẢN LÝ </b>
<b>TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG</b>
<b>NHÀ XT BẢN ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNHPHố HƠ CHÍ MINH</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2"><b>LỜI NĨI ĐẦU</b>
Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) là một lĩnh vực khoa học ứng dụng công nghệ tin học nhằm mô tả thế giới thực và được phát triên từ những năm 60
của thế kỷ XX. Ngày nay GIS được phát triển mạnh mẽ dựa trên sự kêt nôi với các ngành khoa học như truyền tin và viễn thám. GIS có chức năng xây dựng và quản lý dữ liệu, phân tích và mơ phỏng các đối tượng khơng
gian nên nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và nhất là hỗ trợ hiệu quả cho việc lập kế hoạch và ra quyết định.
Giáo trình này được biên soạn theo đề cương môn học “GIS trong quản lý tài nguyên môi trường” của Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Giáo trình được xây dựng trên cơ sở tổng hợp của nhiều tài liệu trong và ngồi nước đã được cơng bố nhằm mục đích cung cấp cho người học một tài liệu tổng hợp để phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu, ứng dụng GIS trong các lãnh vực, đặc biệt trong quản lý tài ngun mơi trường.
Giáo trình gồm 7 chương, các chương này tập trung vào các nội dung chính
là cơ sở địa lý, cơ sở dữ liệu và quản lý dữ liệu, các phép phân tích cơ bản,
các phép phântích khơng gian và mạng lưới, phântích thống kê theo không
gian và các ứng dụng của GIS trong quản lý tài nguyên môi trường. Phần
7*1 và 7.2 củạ Chương 7 là do ThS. Huỳnh Công Lực và ThS. Lê Bá Long thực hiện, phần còn lại do PGS.TS. Lương Văn Việt thực hiện.
Tác giả xin chần thành cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý mơi
trường và Ban cơng tác giáo trình trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố
Hồ Chí Minh đãtạo điều kiện thuận lợi cho việc hồn thành giáo trình này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng giáo trình này khơng khỏi có những thiếu sót. Chúng tơi mong nhận được các ý kiến đóng góp từ các đồng nghiệp và các học viên để giáo trình này ngày càng hiệu quả.
Thay mặt nhóm tác giả
<b>Lương Văn Việt</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b>MỤC LỤC</b>
LỜI NÓI ĐẦU...3
MỰC LỤC...5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT... 9
Chương 1. GIỚI THIỆU HỆ THÓNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý... 11
1.2. Lịch sử phát triển của GIS...12
1.3. Các thành phần của GIS...15
1.3.1. Phần cứng...16
1.3.2. Chức năng cùa phần mềm GIS... 17
1.4. Điểm mạnh của GIS...19
1.5. Giới thiệu một số phần GIS thông dụng...20
1.5.1. Khác biệt giữa phần mềm GIS và phần mềm đồ họa...20
1.5.2. Các phần mềm kỳ thuật đồ họa...20
1.5.3. Các phần mềm GIS...21
Chương 2. cơ SỞ ĐỊA LÝ HỌC 2.1. Các khái niệm về bản đồ địa lý...26
2.9.2. Hệ quy chiếu và hệ tọa độ sử dụng ở nước ta...40
2.9.3. Chuyển đổi giữa hệ tọa độ địa lý và hệtọa độ UTM...43
2.10. Chuyển đổi giữa hai hệ tọa độ địa lý...45
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">Chương 3. DỮ LIỆU VÀ QUẢN LÝ DỮ LIỆU TRONG GIS
3.1. Dữ liệu địa lý... 49
3.2. Dữ liệu khơng gian...49
3.2.1. Mơ hình dữ liệu vector... 49
3.2.2. Mơ hình dữ liệu Raster...55
3.2.3. Chuyển đổi qua lại giữa dữ liệuraster và vector...58
3.2.4. Uu nhược điểm của mơ hình dữ liệu vector và raster...59
3.2.5. Dữ liệu lưới tam giác không đều...61
3.3. Dữ liệu thuộc tính... 62
3.4. Chuẩn mơ hình khái niệm dữ liệu và danh mục đối tượng địa lý theo QCVN 42: 2020/BTNMT... ..."...<i>63</i>
<i>3.5. Nguồn, </i>số hóa và định dạng dữ liệu GIS...64
3.5.1. Nguồn dữ liệu cho GIS...64
3.5.2. Nhập liệu và vector hóa dữ liệu cho GIS...69
3.5.3. Chuyển đổi và hiệu chinh dữ liệu...71
3.5.4. Nắn chỉnh hình học...72
3.5.5. Đánh giá chất lượng dữ liệu...77
3.6. Quản lý dữ liệu...78
3.6.1. So sánh dữ liệu<sub>•</sub> ...79
3.6.2. Chuyển đổi đối tượng...79
3.6.3. Quàn lý trường thuộc tính...80
3.6.4. Ket họp và gộp các lớp dữ liệu... 81
3.6.5. Khái quát hóa...83
3.6.6. Liên kết và quan hệ...84
3.6.7. Nhóm cơng cụ đơn giản hóa hoặc tinh chỉnh các đối tượng...85
Chương 4. CÁC PHÉP PHÂN TÍCH DỮ LIỆU cơ BẢN 4.1. Khái niệm về phân tích dữ liệu GIS...93
4.2. Các phép phân tích dữ liệu cơ bản...94
4.2.1. Tìm kiếm và trích xuất dữ liệu...94
4.2.3. Chồng lớp... '...102
4.2.4. Đa giác Thiessen...114
4.2.5. Liên kết không gian... 115
4.2.6. Tính các đặc trưng hình học...116
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">Chương 5. PHÂN TÍCH KHƠNG GIAN VÀ MẠNG LƯỚI
5.1. Phân tích mật độ...121
5.1.1. Mật độ đường...121
5.1.2. Mật độ Kernel... 122
5.2. Phân loại và tái phân loại...126
5.2.1. Phân loại dữ liệu...126
5.2.2. Tái phân loại...128
5.2.3. ứng dụng tái phân loại và chồng lớp trong xây dựng bản đồ chỉ số...130
5.3. Nội suy theo không gian... 132
5.3.1. Nội suy theo trọng số nghịch đảo về khống cách...132
5.5.2. Phân tích khoảng cách chi phí... 138
5.6. Tính tốn với dữ liệu Raster...139
5.7. Tính lan truyền...141
5.8. Hướng dịng chảy và tích lũy dỏng chảy...143
5.9. Liên kết giữa GIS và các phần mềm khác trong phân tích
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">6.4.2. Phương pháp phân nhóm...174
6.4.3. Lựa chọn hình thức phần tách khơng gian giữa các nhóm...175
6.5. Hồi quy khơng gian...176
6.5.1. Phương pháp Bình phương tối thiểu thơng thường...176
6.5.2. Hồi quy tuyến tính có trọng số cục bộ...181
6.5.3. Hồi quy theo trọng số địa lý...184
6.5.4. Hồi quy thăm dò và hồi quy từng bước...186
Chương 7. ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUN VÀ
7.1.3. Mơi trường khơng khí...197
7.1.4. Tài ngun biển...198
7.1.5. Tài nguyên rừng... ...199
7.1.6. Tài nguyên khoáng sản...201
7.1.7. Tài nguyên sinh vật... 202
7.2. Tổng quan về ứng dụng GIS trong quản lý thiên tai...203
7.2.1 Vai trò của GIS trong các giai đoạn phòng chống thiên tai... 203
7.3.2. Phân hạng đánh giá thích hợp của các loại sử dụng đất sản xuất nông nghiệp...213
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><b>DANH MỤC TÙ VIẾT TẮT</b>
AHP Phương pháp phân tích thứ bậc AOI Vùng quan tâm (Area ofInterrest) DBMS Hệ thống quàn lý dữ liệu
ESRI Viện Nghiên cứu Hệ thống Môi trường
FAO Tổ chức Lương thực Thế giới GCS Hệ tọa độ địa lý
GIS Hệ thống thông tin địa lý
MCA Đánh giá đa chì tiêu MCE Đánh giá đa tiêu chí
PCS Hệ tọa độ phép chiếu TIN Lưới tam giác
TOC Bảng quản lý nội dung
WMO Tổ chức khí tượng thế giới
NASA <sub>Cơ</sub><sub> quan </sub><sub>Hàng không</sub><sub> Vũ</sub> <sub>trụ </sub><sub>Hoa </sub><sub>Kỳ</sub>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><b>Chương 1</b>
<b>GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ</b>
<b>1.1.Khái niệmvề hệ thống thơng tin địalý</b>
Theo David Cowen (1988) thì Hệ thống thông tin địa lý (Geographical
Information System GIS) là một hệ thống thông tin gắn kết với địa lý và bao gồm các công cụ phần cứng và phần mềm với chức năng thu thập, lưu
trữ, chỉnh sửa, truy cập, phân tích và mơ hình hóa phục vụ phân tích các đơi tượng trên bê mặt Trái đât. GIS đưa ra các cài tiên nhăm nâng cao hiệu
quả trong công tác quản lý cũng như ra quyết định. Theo Chang (2019) thì đây cũng là định nghĩa được nhiều người sử dụng.
Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý là sự liên kết giữa các khái niệm về
“hệ thống”, “thông tin” và “địa lý”.
Khái niệm “hệ thống” đề cập đến cách tiếp cận một cách hệ thống của GIS. Các phần mềm GIS có nhiều module để thực hiện các nội dung như soạn
thảo, lưu trữ, chỉnh lý và phân tích dữ liệu. Các module này có sự liên kết chặt chẽ với nhau để giải quyết nhiều cơng đoạn và được tích hợp thành
một hệ thống.
<small>Giao thơng </small> <i><small>Các lớp dữ liệu</small></i>
-Hình 1.1. Mô phỏng thế giới thực ưong GIS
Khái niệm “thông tin” đề cập đến lượng thông tin chứa trong cơ sở dữ liệu
của GIS cũng như các thông tin mà nó tạo ra từ kết quả phân tích dữ liệu. Dữ liệu trong GIS ngồi việc mơ tả vị trí địa lý nó cịn chứa các thơng tin
về thuộc tính của các đối tượng, giúp GIS có thể thực hiện các phân tích
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">khơng gian, phân tích thống kê và phân tích mạng lưới. Các thơng tin trong GIS còn đến từ các sản phẩm được tạo ra trong q trình phân tích mà nó
có ích cho công tác quản lý hoặc ra quyết định.
Khái niệm “địa lý” thể hiện các đối tượngtrên bề mặt Trái đất mà hệ thống
này hướng tới. Xa hơn so với khái niệm địa lý thông thường là mô tả các
đơi tượng vê mặt khơng gian, GIS cịn mơ tả các đơi tượng cả vê mặt thuộc tính.
<b>1.2. Lịchsử phát triển củaGIS</b>
Theo ESRI, kỹ thuật số được áp dụng vào bản đồ có từ giữa những năm
1960, khi Roger Tomlinson lần đầu tiên đặt ra cụm từ "Hệ thống thông tin địa lý" nhiều khái niệm và phươngpháp địa lý đã được xây dựng mới. Năm
1960, Hệ thống thông tin địa lý thực sự đầu tiên trên thế giới được phát triển tại Ottawa, Ontario, Canada, bởi Cục Lâm nghiệp và Phát triển Nông thôn liên bang. Được phát triển bời Tiến sĩ Roger Tomlinson, nó được gọi là Hệ thống thơng tin địa lý Canada (CGIS) và được sử dụng để lưu trữ, phân tích và thao tác dữ liệu được thu thập cho Canada Land Inventory. Đây là một nỗ lực trong quản lý đất đai cho vùng nông thôn Canada. Một
số kỹ thuật đã được đưa vào phần mềm này như số hóa, qt, đo lường khơng gian và chồng lớp bản đồ. Với các kỹ thuật này Tomlinson được
biết đến như là cha đẻ của GIS.
Bên cạnh Canada, nhiều trường đại học ở Hoa Kỳ cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng Hệ thống thông tin địa lý. Năm 1964, Howard T. Fisher
thành lập Phịng thí nghiệm Đồ họa Máy tính và Phân tích Khơng gian tại
đại học Harvard, nơi phát triển một sổ khái niệm lý thuyết quan trọng về xừ lý dữ liệu không gian. Đến những năm 1970, mã nguồn của các phần
mềm xử lý không gian đã được phổ biến và được biết đến như SYMAP, GRID và ODYSSEY và được sử dụng ở nhiều trường đại học, trung tâm
nghiên cứu và tập đoàn trên toàn thế giới. Các chương trình này góp phần
vào phát triển các phần mềm thương mại như Esri ARC/INFO được phát hành vào năm 1983.
Thập niên 80, với nhiều công cụphân tích khơng gian được phát triển trong
các phần GIS đã cho thấy khả năng ứng dụng cùa GIS trong nhiêu lĩnh vực. Nhu cầu sừ dụng GIS có sự gia tăng rõ rệt trong thập niên này, mà
nhất là trong quy hoạch và quàn lý tài nguyên. Đây cũng là thập niên mà các vấn đề về số hóa và định dạng dữ liệu cho GIS được đặc biệt quan tâm. Thập niên 90, với sựphát triển của vệ tinh đãthúc đẩy GIS pháttriển mạnh mẽ. Viễn thám cung cấp cơ sở dữ liệu cho GIS một cách thường xuyên,
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">giúp dữ liệu ln được cập nhật và giúp nó có thề thực hiện các phép phân tích theo cả khơng gian lẫn thời gian. Sự kết hợp giữa GIS và viễn thám được thê hiện qua nhiêu trung tâm nghiên cứu vê GIS và viễn thám được thành lập và có nhiều thành tựu khoa học trong lĩnh vực này.
Bàng 1.1 là liệt kê các sự kiện lịch sử quan trọngtrong quá trình phát triển của GIS từ những năm 1960 bao gồm phịng thí nghiệm, phần mềm, mạng, viễn thám, hệ thống định vị và các hoạt động khoa học.
<b>Bảng 1.1.Các sựkiệnlịch sử quan trọng trong quá trình pháttriển của GIS*</b>
Năm__________________________Sự kiện______________________
1960 Khơng qn Hoa Kỳ phóng thành công vệ tinh CORONA.
1963 Roger Tomlinson bắt đầu phát triển hệ thống thông tin địa lý ở Canada.
1963 Tiến sĩ Edgar Horwood thành lập Liên đồn Hệ thống Thơng
tin Khu vực và Đơ thị.
1964 Howard Fisher thành lập Phịng thí nghiệm đồ họa máy tính và phân tích khơng gian Harvard.
1966 Hệ thống sYMAP được phát triển tại Viện Cơng nghệ Tầy Bắc
và hồn thiện tại Phịng thí nghiêm Harvard.
1967 Mã bản đồ độc lập kép (Dual Independent Cartographic Code,
DIME) được phát triển bời Cục điều tra dân số Hoa Kỳ.
1969 Jack và Laura Dangermond thành lập Viện Nghiên cứu Hệ
thống Môi trường (ESRI).
1969 Jim Meadlock thành lập Integraph. 1969 Máy quét laze ra đời ở Anh.
1969 Cuốn sách có ảnh hưởng cùa Ian McHarg “Design With
Nature” được xuất bản.
1971 Thành lập Hệ thống Thông tin Địa lý Canada (CGIS).
1972 Án phẩm GFIS của IBM.
1972 Phát triển Hệ thống thông tin chung cho quy hoạch. 1972 Vệ tinh Landsat lần đầu tiên được phóng thành cơng.
1973 Cơ quan Khào sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) phát triển một hệ thơng khai thác và phân tích thơng tin địa lý
1973 Phát triển Thông tin Địa lý Tự động Maryland (MAGI)
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Thành lập Đơn vị bản đồ thử nghiệm (ECU) tại Đại học Nghệ
thuật Hoàng gia ở London
Hội nghị lập bản đồ tự động đầu tiên được tổ chức tại Reston,
Phịng thí nghiệm đồ họa Harvard đãphát triển ODYSSEY GIS Phát hành ESRI ARC/INFO GIS
Cơ quan Hàng khơng Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) phóng vệ tinh
Landsat TM4
Thành lập Công ty Bản đồ số ETAK
Marble, Calkins & Peuquet xuất bản Bài đọc cơ bản trong Hệ thống thông tin địa lý.
Hội nghị quốc tế đầu tiên về xử lý dữ liệu không gian Thương mại hóa Landsat
NASA phóng vệ tinh Landsat TM5
Phịng thí nghiệm Kỹ thuật Xây dựng Quân đội Hoa Kỳ bắt đầu
phát triên GRASS (Hệ thống Hỗ trợ Phân tích Tài nguyên Địa lý)
Thành lập Mapinfo
Peter Burrough xuất bản “Các nguyên tắc của hệ thống thông tin địa lý trong đánh giá tài nguyên đất”
Lần phóng vệ tinh SPOT đầu tiên
Xuất bản Tạp chí Quốc tế về Hệ thống Thơng tin Địa lý Ấn phẩm Tydac SPANS GIS
Dự án Idrisi bắt đầu tại Đại học Corakot
Cục điều tra dân số Hoa Kỳ lần đầu tiên phát hành TIGER
Đại học Bang New York bát đầụ phát triển máy chủ Internet
Phiên bản đầu tiên của GIS World
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">1988 Hội nghị GIS/LIS đầu tiên được tổ chức
1988 Thành lập Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Khu vực tại Vương quốc Anh
1988 Thế giới nhỏ được thành lập
1989 Hiệp hội Hệ thống Thông tin Địa lý (AGI) được thành lập tại
Vương quốc Anh.
1989 Stan Amoffxuất bản Hệ thống thông tin địa lý: Quan điểm quàn
1993 Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) với 24 vệ tinh đầu tiên đã đi
vào hoạt động và hỗ trợ cho sự phát triển của GIS
1993 Digital Matrix Systems phát hành phiên bản đầu tiên của
InFoCAD cho Windows NT, phần mem GIS dựa ưên Win NT
đầu tiên.
1994 David Schell và cộng sự thành lập hiệp hội GIS mờ (OpenGIS Consortium, OGC).
1995 Phiên bàn Mapinfo Professional được phát hành
1999 NASA phóng vệ tinh Landsat TM7
Ngày nay, với sự phát triển nhanh cùa ngành viễn thám, hệ thống định vị toàn cầu và thông tin đã thúc đẩy GIS phát triển nhanh và mạnh, nhất là trong việc xây dựng, cập nhật, chia sẻ dữ liệu và mở ra các hướng ứng
dụng mới.
Đối với nước ta, từ những năm 80 của thế kỳ XX, GIS mới bắt đẩu được sử dụng thông qua các dự án hợp tác Quốc tế, cho đến những năm 90 GIS
đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực. Ngày nay, cùng với sự phát triển của viễn thám, sử dụng GIS trong quản lý tài nguyên và môi trường ngày càng được sử dụng một cách phổ biến.
<b>1.3. Các thành phần của GIS</b>
Năm thành phần chính cấu thành GIS là phần cứng, phần mềm, dữ liệu,
con người và phương pháp. Tronệ các thành phần này thì con người giữ
chức năng chủ đạo, từ việc đặt vân đê đên việc phát triên phương pháp,
xây dựng cơ sờ dữ liệu và tạo lập phần mềm cho phân tích và quàn lý dữ
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">liệu (Hình 1.2). Phần cứng, phần mềm và các chức năng của một hệ thống
thông tin địa lý được giới thiệu chi tiết dưới đây.
Hình 1.2. Các thành phần chính của hệ thống thơng tin địa lý
<b>1.3.1. Phần cứng</b>
Phần cứng của Hệ thống thông tin địa lý thông thường bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi như hệ thống lưu trữ dữ liệu, máy quét, thiết bị số
hóa. Những thiết bị này được thể hiện theo sơ đồ ở Hình 1.3.
Trong các thiết bị này, bàn số hóa được sử dụng cho việc chuyển đổi dữ
liệu từ bàn đồ giấy thành dạng số và được lưu trong máy tính. Ngày nay, các thiết bị số hóa ít được sử dụng do nó được tích hợp trong phần mềm.
<small>Thiết bị lưutrữ</small>
Hình 1.3. Phần cứng của hệ thống thông tin địa lý
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">Máy tính là nơi phần mềm GIS hoạt động và là thiết bị quan ưọng nhất. Ngày nay, GIS chạy trên nhiều loại máy khác nhau, từ máy chủ tập trung
đến máy tính để bàn được sử dụng trong cấu hình độc lập hoặc nối mạng.
<b>1.3.2. Chức năng của phần mềmGIS</b>
Hệ thống phần mềm GIS sẽ bao gồm năm thành phần cơ bản và thực hiện các chức năng chính là: nhập dữ liệu; chỉnh sửa và cập nhật dữ liệu; lưu
trữ và quản lý cơ sở dữ liệu; tìm kiếm, phân tích dữ liệu và mơ hình hóa;
xuất dữ liệu và tương tác với người sử dụng.
Hình 1.4. Sơ đồ khung của GIS
Các chức năng chính của hệ thống phần mềm GIS gồm nhập và xuất dữ liệu, chỉnh sửa dữ liệu, lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu, phân tích dữ liệu
và mơ hình hóa. Chi tiết về các chức năng này như sau: - Nhập dừ liệu
Dữ liệu được nhập vào hệ thống có thể ở các dạng là bản đồ giấy, dữ liệu quan trắc và dữ liệu từ viễn thám. Tất cả các dạng dữ liệu này cần đưa về định dạng số tương thích cho các phần mềm GIS. Việc nhập dữ liệu có thể qua các thiết bị ngoại vi hoặc qua các công cụ từ phần mềm GIS.
Trong sơ đồ dưới, phụ thuộc vào phần mềm GIS có hay khơng có cơng cụ phân tích ảnh và cơng cụ số hóa thì cách nhập hoặc tạo số liệu từ bản đồ
giấy hoặc ảnh cho GIS có thể khác nhau. Với số liệu quan trắc và đo đạc,
trước tiên dữ liệu được nhập dưới các định dạng thông thường như ASCII hoặc Excel sau đó được đưa vào phần mềm GIS.
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">Hình 1.5. Sơ đồ nhập dữ liệu - Chỉnh sửa dữ liệu
Chỉnh sửa dữ liệu nhằm xoá bỏ các lỗi có trong tập dữ liệu hoặc tiến hành cập nhật chúng. Các công cụ này áp dụng các phương pháp phân tích dữ liệu khác nhau để đáp ứng các yêu cầu chỉnh sửa. Việc chỉnh sửa được
thực hiện riêng lẻ cho dữ liệu không, dữ liệu thuộc tính hoặc cả hai. Các dạng chỉnh sửa có thể là chỉnh sửa từng đối tượng riêng lẻ, ví dụ như loại
bỏ khoảng trống giữa hai đoạn đường mà lẽ ra chúng phải liền nhau; chình sửa một nhóm đơi tượng, ví dụ như khớp cạnh khi ghép các mảnh bản đô; chỉnh sửa tất cả các đối tượng không giannhư thay đổi lưới chiếu hoặc nắn chỉnh hình học. Tùy từng yêu cầu cần chỉnh sửa mà các phần mềm GIS
được xây dựng các công cụ tương ứng. - Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu
Nhiệm vụ cùa lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu là nhăm tổ chức số liệu sao
cho tiết kiệm không gian lưu trữ và khả năng truy cập nhanh. Dữ liệu GIS gồm các dữ liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính, hai dạng dữ liệu này có sự khác biệt về cấu trúc nên cần có các phương pháp lưu trữ riêng.
Dữ liệu GIS thường được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, do đó nó có thể khơng có sự đồng nhất cả về định dạng cũng như chất lượng,dữ liệu.
Điều này địi hỏi khi xây dựng các cơng cụquản lý dữ liệu trong phần mềm
GIS thì cần tính đến đặc điểm này.
- Phân tích dữ liệu và mơ hình hóa
Phân tích dữ liệu và mơ hình hóa là chức năng quan trọng nhất của GIS và
thể hiện sựkhác biệt với các phần mềm xử lý đồ họa khác, nó bao gồm các
phân tích khơng gian nhiều chiều, phân tích thống kê theo khơng gian và phân tích mạng lưới. Các phân mêm GIS với nhiêu công cụ phân tích và
mơ phỏng đối tượng dựa trên cơ sở dữ liệu khơng gian và thuộc tính hoặc
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">tạo ra các thông tin mới nhằm hỗ trợ việc đưa ra các quyết định mang tính
khơng gian.
- Xuất bản đồ
Các công cụ xuất bản đồ trong GIS với nhiều chức năng như tinh chỉnh và khái quát đối tượng, tạo bảng biểu và đồ thị, trình bày bản đồ. Kết quả xuất bàn đồ thường đáp ứng các yêu cầu về tỷ lệ và định dạng lưu trữ.
<b>1.4.Điểm mạnh của GIS</b>
GIS là một công nghệ ứng dụng các tiến bộ của khoa học máy tính và
truyền tin, nó gắn kết với nguồn dữ liệu viễn thám và hệ thống định vị toàn cầu, đầy là loại dữ liệu ngày càng có độ phân giải cũng như độ chính xác
cao và có thể thường xuyên cập nhật, do đó GIS thể hiện những ưu điểm
về mặt dữ liệu như sau:
- Hiệu quả về kinh tế trong việc nhập, lưu trữ, xừ lý dừ liệu; - Cho phép cập nhật dữ liệu một cách dễ dàng;
- Chất lượng số liệu được nâng cao vì được quản lý, xử lý và hiệu
chỉnh tốt.
- Có thể sửdụng số liệu từ nhiều nguồn và nhiều định dạng khác nhau. Tuy nhiên trong một số nội dung thực hiện như số hóa bản đồ, hiệu chỉnh
dữ liệu, phân loại ảnh viễn thám thì ngồi sự đáp ứng của các công cụ soạn
thảo và quản lý dữ liệu, chất lượng dữ liệu cũng phụ thuộc vào kiến thức và kỹ năng cùa người sử dụng.
GIS có công cụ mạnh cho việc soạn thảo, xử lý và qn lý số liệu. Với
nhiều cơng cụ phần tích khơng gian, phân tích mạng lưới và phần tích
thống kê theo không gian đủ mạnh để giải quyết các bài tốn chun
ngành. GIS có thể đáp ứng các u cầu phân tích sau đây:
- Tìm kiếm các đối tượng thoả mãn một hoặc nhiều điều kiện dựa trên các mối quan hệ không gian cũng như trong bảng thuộc tính;
- Phân tích đối tượng theo khơng gian và thời gian;
- Phân tích mạng lưới;
- Thực hiện các phân tích thống kê theo khơng gian;
- Mơ hình hóa.
Một số phần mềm GIS cho phép người sử dụng tạo các cơng cụ phân tích
mới dựa trên một phần các cơng cụ đã có. Ngồi ra, khi phần mềm GIS
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">khơng có khả năng thực hiện các phân tích chun sâu thì có thể sử dụng các mơ hình và phần mềm liên kết với nó. Tùy theo mức độ phức tạp, các mơ hình có liên kết với phần mềm GIS ở dạng lỏng hoặc chặt. Do khả năng
đáp ứng của GIS như đã nêu trên nên nó được sửdụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực và nhất là hỗ trợ cho việc lập ke hoạch và ra quyết định.
<b><small>1.5. Giới thiệu một số phần GIS thông dụng</small></b>
<b>1.5.1. Khác biệtgiữa phần mềm GIS và phần mềm đồ họa</b>
Sự khác biệt cơ bàn giữa phần mềm GIS và phần mềm đồ họa là phép chiếu, định dạng dữ liệu được sử dụng cho phân tích và khả năng phân tích dữ liệu.
Có thể sử dụng hệ tọa độ địa lý hoặc hệ tọa độ phép chiếu trong các phân
tích khi sửdụng phần mềm GIS nhưng điều này khó có thể thực hiện ở các phần mềm khác.
Các lớp dữ liệu được sử dụng trong các phần tíchtrong GIS có thể ở nhiều
dạng khác nhau như điểm, đường, vùng hoặc có thể ở dạng ơ lưới. Có thể chuyển đổi qua lại giữa các lớp dữ liệu này và yêu cầu chuyển đổi phụ thuộc vào việc lựa chọn phép phần tích.
GIS có các cơng cụ phân tích dữ liệu theo khơng gian, phân tích thống kê
phân tích mạng lưới mà các phần mềm đồ họa khác khơng có. Ngồi ra, việc phân tíchdữ liệu trong GIS khơng chỉ dừng lại ở phân tích khơng gian mà cịn thực hiện các phân tích theo thuộc tính hoặc kết hợp cả hai.
<b>1.5.2.Các phầnmềmkỹ thuật đồ họa</b>
Có nhiều phần mềm đồ họa được sử dụng trong việc thiết kế, quy hoạch, mô tả các đối tượng địa lý và tính tốn theo khơng gian. Dưới đây là các
phần mềm được nhiều người sử dụng.
Phần mềm AutoCAD là sản phẩm của công ty AutoDesk Inc., đây là một công ty chuyên về thiết kế dựa trên công nghệ kỹ thuật số của Hoa Kỳ.
AutoCAD là công cụ mạnh mẽ được sử dụng trong việc tạo các bàn vẽ
thiết ke trên không gian 2 chiều hoặc 3 chiều. Các bản vẽ thiết kế này thường được xây dựng cho các lĩnh vực xây dựng, kiến trúc và cơ khí và hạ tầng kỹ thuật.
AutoCAD cho phép sử dụng ngơn ngữ lập trình để thực thi các cơng việc có tính lặp lại. Tuy nhiên nó cũng có hạn chế về khai báo hệ tọa độ và lưới
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><i><b>- Phần mềmSurfer</b></i>
Phần mềm Surfer là sản phẩm của công ty Golden Software Inc., đây một công ty được thành lập từ năm 1983 có trụ sờ tại Golden. Colorado, Hoa Kỳ. Surfer là sản phẩm đầu tiên của Golden Software, nó có ưu điểm là tương đối nhỏ và có nhiều chức năng mạnh trong phân tích khơng gian nhự nội suy và tính tốn với dữ liệu ơ lưới. Dữ liệu sử dụng trong Surfer có thể ở dạng ASCII hoặc một số định dạng khác trong đó có ESRI. Surfer có ngơn ngữ lập trình GS Scripter, nó cho phép thực hiện nhanh một khôi lượng lớn các phép phân tích. So với AutoCAD, phần mềm này có ưu diêm
hơn là có thể làm việc với các lớp dữ liệu ở nhiêu hệ tọa độ và các phép
chiếu khác nhau, tuy nhiên nó khơng phân tích đối tượng dựa trên thuộc tính.
Các phần mềm GIS cũng có một số đặc điểm giống như các phần mềm đồ họa kỹ thuật nhưng có sự khác biệt cơ bản là khà năng phân tích dữ liệu
theo cả khơng gian, thời gian và thuộc tính. Sự kết nối chặt chẽ giữa dữ
liệu thuộc tính và khơng gian cho phép phần mềm GIS có thể thực hiện
nhiều mà các phần mềm khác khơng thực hiện được. Ngồi việc phân tích các đối tượng được mơ tả ở dạng điểm, đường và vùng nó cịn phân tích ở
dạng lưới vuông, lưới tam giác. Không chỉ dừng lại các phân tích với đổi
tượng tĩnh nó cịn thể phân tích các đối tượng di chuyển.
- Hệ thống phần mềm GIS
Một hệ thống phần mềm GIS bao gồm các phần mềm cho máy bàn
(Decktop GIS), Web GIS, phần mềm Mobile GIS và các phần mềm cho máy chủ (Server GIS).
+ Phần mềm GIS để bàn
GIS Desktop là phần mềm GIS cho máy bàn, nó được sử dụng để thực hiện nhiều công việc từnhập liệu, lưu trữ, cập nhật, phântích dữ liệu, mơ phỏng và xuất kết quả. Bộ công cụ trong phần mềm này là rất mạnh mẽ, nó có thể
thực hiện các cơng việc từ phân tích cơ bản đến các phân tích chuyên sâu.
+ WebGIS
Web GIS là một loại hệ thống GIS làm nhiệm vụ thông tin, nó có ít nhất
một máy chủ GIS và các máy khách, trong đó máy khách là trinh duyệt web trên máy tính để bàn hoặc ứng dụng di động. Hay có thể được định
nghĩa Web GIS là bất kỳ hệ thống GIS nào sử dụng công nghệ web để nối kết giữa máy chủ và máy khách.
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">Dưới đây là một vài yếu tố chính cần thiết cho web GIS:
• Máy chủ có một địa chỉ Web để khách hàng có thể tìm thấy nó trên
• Máy khách dựa vào thơng số kỹ thuật về giao thức truyền tải siêu
văn bản (HyperText Transfer Protocol - HTTP) để gửi yêu cầu đến
máy chủ;
• Từ các yêu cầu từ máy khách, máy chủ thực hiện các hoạt động GIS và phản hồi cho máy khách qua HTTP;
• Định dạng của phản hồi được gửi tới máy khách có thể ở nhiều định dạng, chẳng hạn như HTML, hình ảnh nhị phần, XML (Ngơn ngữ đánh dấu mở rộng) hoặc một kiểu dữ liệu mởtrong JavaScript dùng để trao đổi dữ liệu trên website (JSON - JavaScript Object Notation).
+ Server GIS
Server GIS thường có ba phiên bản. Phiên bản Cơ bản của Server GIS bao gồm quản lý cơ sở dữ liệu địa lý và khả năng xuất bản các bản đồ chuyên
đề. Phiên bản Tiêu chuẩn có mọi thứ trong phiên bản Cơ bản, cùng với tất
cà các loại dịch vụ web GIS do Server GIS cung cấp. Phiên bản Nâng cao,
có mọi thứ trong phiên bản Tiêu chuẩn, cộng với khả năng cung cấp các
dịch vụ xử lý địa lý từ bất kỳ công cụ nào có trong phần mềm GIS.
+ Mobile GIS
Mobile GIS làmột nền tảng phần mềm GIS cho phép các tổ chức cung cấp dữ liệu và dịch vụ GIS từ các máy chủ tập trung theo thời gian thực qua mạng không dây tới nhiều loại thiết bị di động.
- Một số phần mềm tiêu biểu
Trong các phần mềm GIS có nhiều cơng cụ phục vụ phân tích và quản lý dữ liệu. Ngoài ra trong các phần mềm GIS cịn có các phần mềm đi kèm, là các ngơn ngữ lập trình để phát triển các chức năng bổ sung phục vụ các
yêu cầu riêng hoặc được sử dụng cho các công việc được lặp đi lặp lại. Có
nhiều phần mềm GIS, dưới đây là một số phần mềm tiêu biểu. + Phần mềm Intergraph
Đây là phần mềm GIS do công ty cùng tên là Intergraph phát triển. Dây là
một công ty cùa Hoa Kỳ chuỵên cung cấp các giải pháp kỹ thuật và dịch vụ hệ thống liên quan đến phần mềm. Cơng ty Intergraph được thành lập
vào năm 1969, có trụ sở tại Huntsville, Alabama. Phần mềm này được sử
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">dụng trong nhiều lĩnh vực như truyền thông, an ninh xã hội, quy hoạch xây dựng,
Phần mềm ERDAS (Earth Resources Data Analysis System) hiện được sờ
hữu và phát triển bời Hexagon Geospatial, một bộ phận của Intergraph.
Mục đích ban đầu của phần mềm là nhập và phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh,
sau đó ERDAS đã mở rộng sang phân tích dữ liệu khơng gian.
+ Phần mềm Caris
Caris được phát triển bởi một công ty cùng tên có trụ sở tại Canada. Đây
là một công ty chuyên về phát triển phần mềm phục vụ quản lý và phân tích dữ liệu trong lĩnh vực hải dương học và địa tin học. Caris được thành
lập vào năm 1979, có các văn phịng đại diện tại nhiều châu lục.
Lĩnh vực chuyên sâu của Caris là phát triển các phần mềm ứng dụng phục vụ xây các bản đồ chuyên ngành về hải dương học, quản lý các cơng trình trên biển và xác định các ranh giới cùng các vùng đặc quyền trên biển.
+ Idrisi
Idrisi là một hệ thống GIS được phát triển bời trường Cao học Địa lý, thuộc Đại học Clark (the Graduate School of Geography of Clark University),
tại Massachusetts. Idrisi đã được phát triển và duy trì tại một cơ sở giáo dục và nghiên cứu với mục đích ban đầu là sửdụng làm cơng cụ giảng dạy
và nghiên cứu.
Idrisi khác với các gói phần mềm GIS trước ở chồ nó cung cấp cả chức năng xừ lý ảnh. Dữ liệu hình ảnh hữu ích như một nguồn thơng tin trong
GIS. Có nhiều gói phần mềm chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để tập
trung vào việc thu thập, xử lý và xuất dữ liệu hình ảnh. Idrisi đã xây dựng và cung cấp một bộ công cụ lớn với các chức năng hiển thị và phân tích dữ liệu khơng gian.
Idrisi đã áp dụng một số cấu trúc dữ liệu rất đơn giản, một đặc điểm giúp phần mềm dễ dàng sửa đổi. Một số cấu trúc này, mặc dù chậm và đòi hỏi
khối lượng lưu trữ lớn hơn nhưng lại dễ hiểu và dễ thao tác đối với người
mới bắt đầu lập trình. Giới hạn về lưu trữ và tốc độ đã trở nên ít liên quan
hơn với các máy tính được cải tiến hiện nay. Nhà phát triển của Idrisi đã
khuyến khích người làm nghiên cứu, sinh viên và người dùng tạo các chức năng mới cho Idrisi. Dự án Idrisi sau đó đã kết hợp các cải tiến do người
dùng phát triển vào gói phần mềm. Idrisi làmột gói phần mềm lý tưởng để dạy sinh viên sử dụng GIS và phát triển các chức năng phân tích khơng
gian của riêng họ. Idrisi có chi phí tương đối thấp, có bộ cơng cụ phong
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">phú và do đó nó được sử dụng rộng rãi trong giáo dục. Chi phí thấp là một yếu tố quan trọng ởnhiều nước đang phát triển, nơi Idrisi cũng đã được áp dụng rộng rài.
+ Phần mềm MapINFO Professional
MapINFO Professional là một phần mềm GIS được phát triển bởi Tập đoàn MapINFO. Đây là một công ty chuyên phát triển các phần mềm và
được hình thành vào năm 1986, có trụ sở tại New York, Hoa Kỳ. Việc sáng
lập MapINFO được dựa trên các khái niệm về thơng tin địa lý mà nó phục vụ cho thông tin liên lạc, quy hoạch, bảo hiểm, tài chính và nhiều hoạt động khác.
Phan mem MapINFO Professional hướng tới việc xây dựng các bản đồ chun đê có độ chính xác và tính chi tiêt cao, nhằm nâng cao khả năng
đáp ứng các yêu cầu chuyên môn cũng như ượ giúp việc ra quyết định. + Phần mềm Microstation
MicroStation là một nền tảng phần mềm dành cho thiết kế- (Computer-Aided Design - CAD) hai và ba chiều. Phần mềm này được phát triển bởi
Bentley Systems và được sử dụng trong các ngành quy hoạch, kiến trúc và
kỹ thuật. MicroStation 1.0 được phát hành vào năm 1985 và chỉ đọc dạng tệp CAD với phần mở rộng là DGN (Design), đây là một định dạng cạnh tranh với DWG của Autodesk. Vào đầu những năm 1990, ở phiên bản 4
phần mềm này được bổ sung nhiều tính năng trong thiết kế, quản lý, phân tích dữ liệu và khả năng viết các ứng dụng bằng ngôn ngữ được phát triển MicroStation (MicroStation Development Language - MDL). Den nay
MicroStation đã có những bước phát triển mạnh mẽ về các công cụ thiết
kế, khả năng đọc và ghi nhiều định dạng CAD tiêu chuẩn.
+ Phần mềm ArcGIS
Phần mềm GIS của ESRI (Environmental Systems Research Institute) bao gồm hệ thống phần mềm cho máy bàn, phần mềm mạng GIS, phần mềm Mobile GIS và các phần mềm cho máy chủ. ESRI được thành lập vào năm
1969, có trụ sở tại California, Hoa Kỳ. ESRI là một trong những công ty
đi đầu trong việc phát triển các công cụ phân tích thơng tin địa lý.
GIS Decktop Extensions là phần mềm bổ trợ, sử dụng ưong việc phân tích dữ liệu theo các phương pháp chuyên sâu như phân tích mạng, phân tích
đường truyền, phân tích thống kê địa lý. Có thể nói GIS Decktop Extensions là một cơng cụ hết sức mạnh mẽ, nó đáp ứng phần lớn các yêu câu của người sử dụng. Nó cho phép thực hiện các phân tích khơng gian,
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">phân tích thống kê, phân tích mạng lưới và mơ hình hóa các q trình phức
+ QGIS
QGIS là một dự án phần mềm nguồn mờ từ Tổ chức Không gian Địa lý
Nguồn Mờ. Phần mềm này là một nỗ lực hợp tác của cộng đồng các nhà
phát triên và người dùng. QGIS miễn phí và chạy ổn định theo thời gian. Với mã nguồn mờ, phần mềm này có thể dễ dàng được nâng cấp. QGIS
cung cấp nhiều cơng cụ trong qn lý và phân tích dữ liệu, hỗ trợ nhiều
loại dữ liệu vàđịnh dạng, đồngthời chạy trên nhiều hệ điều hành như Unix,
MacOSX và Microsoft Windows. Như với hầu hết các phần mềm nguồn
mở, việc cung cấp ban đầu có các khả năng hạn chế, nhưng với trung bình
khoảng hai bàn cập nhật mỗi năm kể từ năm 2002, QGIS cung cấp một số lượng lớn các chức năng phân tích và hiển thị GIS cơ bản. Một giao diện đã được phát triển với GRASS, một hệ thống thông tin địa lý mã nguồn mở khác với các chức năng phân tích bổ sung, nhưng lại thiếu giao diện
người dùng đồ họa đơn giản.
<b>Câu hỏi</b>
1. Trình bày khái niệm về hệ thống thơng tin địa lý. 2. Trình bày lịch sử phát triển cùa GIS.
3. Phân tích các yếu tố thúc đẩy GIS phát triển trong các thập niên gần
7. Phân tích các thế mạnh của GIS và xu hướng phát triển của GIS.
8. Trình bày các phần mềm GIS và các ưu nhược điểm của chúng.
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25"><b>Cơ SỞ ĐỊA LÝ HỌC</b>
<b>2.1.Cáckhái niệm về bản đồ địa lý</b>
- Bản đồ địa lý
Theo Hiệp hội Bàn đồ Quốc tế (International Cartographic Association
-ICA) thì bản đồ là sự biểu diễn bằng đồ họa một số đặc trưng của các đối
tượng trên bề mặt Trái đất lên mặt phăng. Nó là một cách biểu thị thu nhỏ
có qui ước của các đối tượng trên bề mặt Trái đất lên bản đồ giấy và cung
cấp thơng tin cho người sử dụng.
Hình 2.1. Biểu diễn bề mặt Trái đất lên mặt phăng
- Bình đồ và bàn đồ
Mặt Geoid có khả năng tốt nhất trong việc xấp xỉ hình dạng Trái đất, nhưng
để thuận lợi trong xây dựng bản đồ nó được thaybằng hình Ellipsoid. Hình này có kích thước và hình dạng gần giống như Geoid.
Khi biểu thị một vùng nhỏ trên bề mặt Trái đất lên mặt phẳng thì độ cong Trái đất có thể bỏ qua. Trong trường hợp này khơng cần hiệu chỉnh độ cong của Trái đất và tỉ lệ bản đồ ở mọi nơi đều như nhau. Bản vẽ trong trường hợp này được gọi là bình đồ.
Trong trường hợp biểu thị một khu vực có kích thước lớn thì độ cong của
Trái đất là cần phải tính đến. Nhờ phép chiếu bản đồ mà quá ưình chuyển
các đối tượng từ mặt Ellipsoid lên mặt phăng được thực hiện. Các phép chiếu thể hiện việc chuyển đổi tọa độ các điểm từmặtcong sang mặt phẳng
bằng các hàm tốn học. Khi thực hiện phép chiếu thì đối tượng chiếu bị biến dạng và làm cho tỷ lệ bản đồ ở mọi nơi là không đồng đều. Mức độ
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">biến dạng thi phụ thuộc vào vị trí của đối tượng cũng như phụ thuộc vào phép chiếu.
Có nhiều phép chiếu bản đồ, tươngứng với mỗi phép chiếu cho ta một lưới bản đồ. Đây là cơ sở để chuyển toàn bộ các đối tượng trên bề mặt Trái đất
lên bản đồ.
- Đối tượng của bản đồ
Các đối tượng và hiện tượng có trên mặt Trái đất đều có thể thể hiện trên bản đồ. Tùy theo yêu cầu mà các đối tượng cần thể hiện có là địa hình,
sơng hồ, mạng lưới giao thơng, ranh giới hành chính, dân cư, thổ nhưỡng, lớp phủ và các đối tượng kinh tế xã hội. Các đối tượng này có thể được thể
hiện chung trên bản đồ địa lý hoặc trên các bản đồ chuyên đề.
Bản đồ chuyên đề thể hiện một hoặc một nhóm yếu tố và có tính đặc trưng trong một lĩnh vực chuyên nghành. Trên các bản đồ này các yếu tố địa lý
được thể hiện với các mức độ chi tiết khác nhau và nó phụ thuộc vào vai trò của chúng đối với nội dung chính mà bản đồ chuyên đề cần thể hiện.
- Ký hiệu qui ước trong bản đồ địa lý
Các ký hiệu qui ước được sử dụng để thể hiện các nội dung cần diễn đạt
trên bản đồ. Chúng được sử dụng để biểu diễn vị trí, kích thước và hình dáng của các đối tượng trên bề mặt Trái đất, ngồi ra nó cịn được sử dụng để biểu diễn thuộc tính của các đối tượng. Trên bản đồ giấy, do khả năng biểu diễn hạn chế nên chỉ có các thuộc tính quantrọng của đối tượng mới
được thể hiện. Có ba loại dữ liệu cơ bản trên bản đồ địa lý là vùng, đường
và điểm, ứng với các loại dữ liệu này là các ký hiệu tương ứng, trong đó vùng và đường là các đối tượng được tuân theo tỉ lệ còn điểm là phi ti lệ. Các thuộc tính đặc trưng của các đối tượng được thể hiện trên bản đồ thông
qua màu sắc, hình dáng kí hiệu cùng với bảng ghi chú đính kèm.
Hệ thống các ký hiệu qui ước cùng phép chiếu cho phép ta biểu thị một
khu vực rộng lớn hoặc một phần bề mặt Trái đất lên một bản đồ giấy. Bàn đồ thường có tính khái qt cao, giúp ta có một cách nhìn trực quan về các
đối tượng quan tâm cũng như có được các thơng tin cơ bản về chúng. - Tổng quát hóa trong bản đồ địa lý
Nội dung và mức độ chi tiết của các yếu tố được biểu diễn trong bản đồ
phụ thuộc vào chuyên đề của bản đồ và tỉ lệ bản đồ. Đe đưa các đối tượng
lên bản đồ cần làm cho các đổi tượng đơn giản hơn và chì giữ lại những nét chính và điển hình cần mô tả, công việc này được gọi là tổng quát hóa
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">bản đồ và nó là một công việc thường bắt buộc khi xây dựng những mơ
hình thu nhỏ. Các bước thực hiện tổng qt hóa bao gồm:
+ Lựa chọn các đối tượng và hiện tượng cần được biểu diễn;
+ Khái qt hóa hình dạng và thuộc tính của các đối tượng đã chọn; + Thay the cách biểu diễn các đối tượng riêng lẻ để thể hiện tính
bao quát, như thay thế các cụm điểm bằng các vùng;
Tổng quát hóa làm giảm lượng thông tin cần biểu diễn cũng như giảm độ
chính xác về mặt hình học, tuy nhiên cơng việc này là bắt buộc để có thể
biểu diễn các đối tượng khi mức độ thu nhỏ bản đồ là ở mức cao. Tổng
quát hóa cho phép biểu diễn các đối tượng trên một khu vực rộng lớn của
bề mặt Trái đất, mức độ cần tổng qt hóa thì phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần xây dựng.
<b>2.2.Các thơngtin từ bản đồ</b>
Bản đồ địa lý giúp ta có cái nhìn trực quan cũng như cung cấp thơng tin về các đối tượng trên bề mặt Trái đất.
về tính trực quan, bản đồ cho ta cái nhìn bao qt về các đối tượng mà nó
biểu diễn như hình dạng và phân bố, giúp người đọc tiếp thu nhanh những yếu tố chủ yếu và quan trọng nhất của nội dung bản đồ.
Căn cứ vào ti lệ, phép chiếu và các kí hiệu qui ước, người sử dụng có khà
năng xác định được các thơng tin tưomg đối chính xác về vị trí và các đặc trưng hình học của đối tượng. Chính nhờ tính chất này mà bản đồ được sử
dụng trong nhiều lĩnh vực.
<b>2.3.Các yếu tố và nội dung của bản đồ địa lý</b>
- Hệ thống thủy văn
Hệ thống thủy văn hay thủy hệ chi các đối tượng thủy văn trong một lưu
vực bao gồm mạng lưới sơng hồ và các cơng trình nhân tạo. Khi biểu diễn các đối tượng trong thủy hệ thì các đặc tính và vai trị của nó cũng cần được thể hiện trên bản đồ. Ví dụ như với sơng ngịi, theo giá trị giao thơng,
nó được chia thành các loại theo khả năng vận tải. Theo tính chất dịng chảy và mực nước, sơng cũng được chia làm các loại khác nhau. Ngoài ra
nguồn gốc sông và các dạng đường bờ của sông cũng cần được mô tà như dạng tự nhiên hoặc nhân tạo.
Cũng giống như các đối tượng khác người ta sử dụng các ký hiệu để có thể biểu diễn một cách đầy đủ nhất các đặc tính của thủy hệ. Các ký hiệu này
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">của dòng chảy (mực nước, vận tốc, lưu lượng), lượng trữ và mục đích sử dụng. Phụ thuộc vào ti lệ bản đồ, độ rộng và mức độ quan trọng mà các sơng suối có thể được biểu diễn bằng đường một nét hoặc hai nét.
- Điểm dân cư
Là một trong các yếu tố của bàn đồ hành chính nó thể hiệnphân bố dân số, mức độ tập trung dân số và cấp hành chính. Người ta sử dụng các ký hiệu, màu sắc cùng bảng ghi chú đính kèm để thể hiện đặc tính của các vùng dân cư. Cũng giong như các đối tượng khác, mức độ chi tiết của điểm dân cư phụ thuộc vào ti lệ bàn đồ.
- Hệ thống đường giao thông
Hệ thống đường giao thông được thể hiện trên bản đồ gồm đường bộ,
đường săt, đường thủy, đường hàng không. Các thuộc tính cùa đường giao thơng được biểu diễn ưên bản đồ có thể gồm các thơng số kỹ thuật, tình ừạng đường và hệ thống hạ tầng đi kèm như cấp điện và thoát nước. Do
mật độ đường giao thông thường khá cao nên chúng cũng cần được khái quát hóa khi đưa lên bàn đồ. Mức độ khái quát hóa cũng phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và tầm quan trọng của đường giao thông. Các thông tin cần phải
giữ lại sau khái qt hóa gồm các yếu tố chính như loại đường và chiều
giao thơng. Đề biểu diễn thuộc tính của các đối tượng giao thông người ta
cũng sử dụng các ký hiệu, màu sàc cùng bảng chú giải.
- Các đối tượng kinh tế xã hội và cơ sở hạ tầng khác
Các đối tượng nàỵ bao gồm đường dâỵ điện thoại và internet, mạng lưới
điện, mạng lưới cấp thoát nước, các đổi tượng kinh tế, các cơ sở văn hóa
và lịch sử. - Địa hình
Các yếu tố địa hình cần được biểu diễn trên bản đồ là độ cao địa hình, độ dốc và hướng dốc. Các yếu tố này phản ánh hình dạng của bề mặt, mức độ gồ ghề của bề mặt (đồi núi, đồng băng, thung lũng, yên ngựa hay địa hình caster) cùng các đặc trưng thể hiện mức độ chiếu sáng và tập trung dịng
Độ cao địa hình được thể hiện ưên bàn đồ bằng các đường đồng mức về
độ cao hay đường bình độ. Một số dạng địa hình đặc biệt cùng tính chất bề
mặt như vực sâu, khe xói, đá tảng, đá vụn thì được thể hiện bằng các ký
hiệu. Việc lựachọn khoảng cách giữa các đường đồng mức về độ cao phụ thuộc vào mức độ bằng phẳng của khu vực và phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ,
điều này được qui định trong qui phạm về xây dựng bản đồ. Bảng 2.1 là
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">Quy định về khoảng cách giữa các đường bình độ theo Thơng tư
Các yếu tố địa hình như độ cao, hướng dốc, độ dốc cũng có thể biểu hiện bằng cách tơ bóng, sử dụng thang màu hoặc kết hợp cả hai.
- Ranh giới
Bao gồm ranh giới giữa các quốc gia và ranh giới giữa các cấp hành chính. Tùy thuộc theo tỷ lệ bản đồ và chuyên đề mà các cấp ranh giới có thể sử
dụng ở các mức chi tiết khác nhau. - Thổ nhưỡng và lớp phủ
Lớp phù được biểu diễn trên bàn đồ gồm có các lớp phù tự nhiên như các
loại rừng, đồng cỏ, cây bụi, mặt nước, đầm lầy và lớp cây ưồng như rừng trồng, cây nông nghiệp dài ngày và cây ngắn ngày. Bản đồ thổ nhưỡng có thể chi tiết đến các đơn vị đất đai hoặc thơ hơn ở dạng các nhóm đất chính. Mức độ chi tiết của bàn đồ thổ nhưỡng và lớp thực phủ phụ thuộc vào
chuyên đề cũng như độ phân giải của bản đồ. Để thể hiện các dạng thổ nhưỡng và sử dụng đất khác nhau người ta sử dụng các ký hiệu qui ước đặc trưng cùng bảng chú giải đi kèm.
- Chú giải trên bản đồ
Chú giải trên bàn đồ nhằm giải thích và làm rõ các đối tượng và ký hiệu
được sử dụng trong bàn đồ. Bảng chú giải được kết hợp với các ký hiệu
nhằm làm phong phú hơn các thuộc tính cần được biểu diễn trên bàn đồ. Bằng cách sử dụng font chữ, màu sắc và kích thước kết hợp các ký hiệu, bảng ghi chú giúp truyền tải các thơng tin có trên bản đồ. Các loại ghi chú
có thể bao gồm:
+ Tên đối tượng;
+ Các chì dẫn;
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">+ Các giải thích, mơ tả hoặc thơng tinvề một số thuộc tính cùa các đối tượng.
<i>Quy định về cấu trúc và nội dung dữliệu cho bàn đồ nềnđịalý phụ thuộc</i>
<i>vào tỳ lệbản đo. Với bàn đồ tỷ lệ 1:10000 và 1:25000 thì các quy định này</i>
<i>được nêu trong Thông tư15/2020/TT-BTNMT.Với bản đồ tỷ lệ 1:50000</i>
<i>và 1:100000thìcác quyđịnh nàyđược nêu trongQCVN 71:2022/BTNMT.</i>
<b>2.4.Hệ tọađộđịa lý</b>
Hệ tọa độ địa lý (Geographic Coodinate Systerm - GCS) hay hệ tọa độ cầu sửdụng bề mặt hình cầu ba chiều để xác định các vị trí trên Trái đất. Trong hệ tọa độ này người ta sử dụng các đường kinh tuyến và vĩ tuyến hay còn được gọi là lưới địa lý để xác định vị trí của các đối tượng. Đường kinh
tuyến là các đường chạy theo phương thẳng đứng đi qua hai cực còn các
đường vĩ tuyến chạy theo phương ngang thuộc mặt phăng song song với
xích đạo. Đường kinh tuyến gốc là đường chạy qua chạy qua đài quan sát
thiên văn Greenwich. Gốc tọa độ địa lý được quy định là tại giao điểm của đường kinh tuyến gốc và đường xích đạo và có tọa độ là (0, 0), đơn vị sử dụng trong hệ tọa độ này là độ.
Vĩ độ tại một điểm quan trắc bất kỳ là góc hợp thành bởi đường nối nó với
tâm Trái đất và mặt phăng xích đạo. Kinh độ là góc hợp thành bời mặt phẳng kinh tuyến đi qua Greenwich và qua điểm quan ưắc.
Hình 2.2. Hệ tọa độ cầu
Do đặc điểm cùa lưới kinh vĩ độ nên khoảng cách dài trên một đơn vị độ
kinh vĩ là không đồng nhất giữa các điểm trên bề mặt Trái đất. Ngoài ra,
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">do hệ tọa độ địa lý được xây dựng trên bề mặt cong của Trái đất nên hệ này không phải là một phép chiếu bản đồ.
Các giá trị về kinh vĩ độ có vai trò như một hệ thống tham chiếu về vị của
các đối tượng trên bề mặt Trái đất và là cơ sở phục vụ cho các phép chiếu bản đồ. Vì lý do này mà hệ tọa độ địa lý cịn được gọi là hệ quy chiếu tồn
Một GCS bao gồm các kinh vĩ độ, kinh tuyến gốc và một hệ quy chiếu (Datum). Hệ quy chiếu (Datum) cung cấp một khung tham chiểu để xác
định các vị trí trên bề mặt Trái đất. Các tham số của hệ quy chiếu gồm kích thước các bán trục, tâm bán trục. Ngoài ra do các thay đổi theo thời gian nó cịn bao gồm tốc độ quay của Trái đất và hằng số hấp dẫn địa tâm
(Geocentric Gravitational Constant).
<b>2.5.Hệ quy chiếu WGS84</b>
Hệ thống trắc địa thế giới 1984 (World Geodetic Systerm 1984 - WGS84) là một GCS và là một tiêu chuẩn được sử dụng trong bản đồ, trắc địa và
điều hướng vệ tinh bao gồm cả GPS. Tiêu chuẩn này được xuất bản năm
1984 và duy trì bởi Cơ quan Tình báo Khơng gian địa lý Hoa Kỳ (United States National Geospatial-Intelligence Agency).
Bề mặt chuẩn WGS 84 là một hình cầu dẹt có bán kính xích đạo lậ 6378137m tại xích đạo và độ dẹt là 1/298.257223563. Giá trị của hăng số
hấp dẫn địa tâm (bao gồm cả khối lượng bầu khí quyển của Trái đất) là 3986004.418* 108 m3/s2. Vận tốc góc của Trái đất được định nghĩa là 72.92115X10-6 rad/s. Để tăng độ chính xác, WGS84 sử dụnẹ tâm khối
lượng của Trái đất làm tâm của hệ, hay nó là hệ quy chiếu địa tâm
(Geocentric datums).
WGS84 là một trong những hệ quy chiếu được sừ dụnẹ phổ biến nhất hiện
nay và cũng là hệ quy chiêu có độ chính xác cao nhât hiện nay. Hệ quy
chiếu được sử dụng chính thức ở Mỹ và một số quốc gia khác.
<b>2.6.Cơsởxây dựng bản đồ địa lý</b>
Các cơ sờ để xây dựng bản đồ địa lý bao gồm ti lệ bản đồ, điểm khống chế
và phép chiếu bản đồ.
- Tỉ lệ bản đồ
Ti lệ bàn đồ (map scale) là tỉ lệ độ dài của một đường trên bản đồ và độ dài của nó trên thực địa. Hay tỉ lệ của bàn đồ thể hiện mức độ thu nhỏ của các đối tượng trên bề mặt Trái đất khi biểu diễn chúng trên bản đồ.
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">Quy định về tỷ lệ bản đồ phụ thuộc vào từng lĩnh vực, đối tượng, quy mô
về diện tích và cấp hành chính. Bảng 2.2 là quy định về tỷ lệ bản đồ hiện
trạng sử dụng đất theo cấp hành chính và diện tích dựa trên Thơng tư
Trên bình đồ, do chỉ biểu thị các đối tượng địa lý trên một khu vực nhỏ
nên ảnh hường của độ cong Trái đất len bản đồ là không đáng kể nên ti lệ
bản đồ là như nhau với mọi điểm trên bàn đồ.
Bản đồ thể hiện các đối tượng địa lý trên một khu vực lớn nên không thể
bỏ qua độ cong của bề mặt Trái đất. Do tính chất cùa các phép chiếu bản
đồ nên các đối tượng thường bị biến dạng, hay tỷ lệ bản đồ là không đồng nhất theo không gian.
Ti lệ bản đồ ngồi việc nói lên mức độ thu nhỏ của các đối tượng trong thực tế nó cịn cho thấy mức độ chi tiết của các đối tượng và quy mô của không gian cần biểu diễn. Các bản đồ có tỷ lệ nhỏ thì mức độ chi tiết của
các đối tượng càng cao nhưng không gian biểu diễn sẽ hạn hẹp, điều này xảy ra ngược lại ờ các bàn đồ có tỷ lệ lớn.
Dựa trên tỉ lệ bản đồ cần xây dựng mà các yếu tố cần đo đạc khảo sát và độ chính xác của chúng được quyết định.
- Điểm khống chế
Điểm khống chế là những điểm mốc có tọa độ đã được xác thực trên thực
địa. Các điểm này được sừ dụng để xác định tọa độ các điểm lân cận trong
q trình đo đạc khảo sát hay nó là cơ sở trong trắc địa bản đồ.
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">- Phép chiếu bản đồ
Phép chiếu bán đồ là sự chuỵển đổi dữ liệu địa lý từ bề mặt xấp xi bề mặt Trái đất lên mặt phẳng. Chiểu bản đồ được nhiều nhà khoa học ờ các lĩnh
vực khầc nhau quan tâm và đã có rất nhiều phép chiếu bản đồ được phát
minh và đưa vào sử dụng. Phép chiếu bản đồ thể hiện qua các biểu thức toán học để chuyển đổi tọa độ địa lý của một điểm năm trên mặt giả cẩu
(spheroid) về một tọa độ trên một mặt phẳng.
Khi chuyển từ mặt cong giả cầu sang mặt phẳng, các đối tượng sẽ bị biến dạng. Mức độ biên dạng phụ thuộc vào phép chiêu và khu vực trên bản đô.
Tùy từng khu vực mà cần lựa chọn phép chiếu phù hợp để giảm mức độ
biến dạng của các đổi tượng.
Do bề mặt Trái đất có hình dạng phức tạp, nên khi thực hiện phép chiếu, cần phải xác định bề mặt tham chiếu. Bề mặt tham chiếu là sự mơ phỏng gần đúng hình dạng Trái đất thơng qua các tham số hình học.
Do tính phức tạp về mặt hình học của bề mặt Trái đất nên việc xấp xỉ bề mặt của nó bàng một hàm tốn học thường có sai số lớn. Để thực hiện phép chiếu bản đồ, bề mặt Trái đất được thay thế bằng mặt Geoid. Đây là một
mơ hình bề mặt nước biển trung bình bao phủ cả lục địa và ln vng góc
với hướng dây dọi. Do sự phân bố không đồng đều của các dạng vật chất trong vỏ Trái đất đã làm biến đổi hướng trọng lực, nên bề mặt Geoid có dạng hình học phức tạp.
Trong thực tế xây dựng bản đồ, người ta lấy mặt Ellipsoid trịn quay có
bán kính trục lớn và trục nhỏ sao cho nó có hình dạng kíchthước gần giống Geoid để làm bề mặt tốn học cho thực hiện phép chiếu. Ellipsoid được
xây dựng sao cho các đặc trưng về thể tích, tâm và mặt phang xích đạo giống như Trái đất.
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">Trái đất có hình dạng tựa cầu và có sự khác biệt đáng kể giữa các bán trục và phép xấp xi hình dạng Trái đất bang ellipsoid là thích hợp. Các tham số
hình học của ellipsoid trong phép chiếu là bán trục lớn đi qua xích đạo de và bán trục nhỏ đi qua hai cực dp. Độ dẹt của một ellipsoid được xác định
qua hệ số dẹt f (flatteming) và được tính băng (de-dp)/de. Thơng thường
trong phép chiếu bản đồ, hai tham số hình học được sử dụng là de và hệ số , dẹt f. Ngồi việc chọn kích thước các bán trục sao cho xấp xi tốt nhất mặt
Geoid, hướng của trục nhỏ hay hướng của Ellipsoid cũng cần lựa chọn sao
cho phù họp.
Do sự khác biệt về hình dạng Trái đất giữa các khu vực, nên để xấp xi tốt nhất hình dạng bề mặt, từng quốc gia và tổ chức có sự sử dụng các tham số hình học de và f khác nhau.
<b>2.7.Tínhchấtcủa phép chiếu bản đồ</b>
Phép chiếu bản đồ làm biến dạng các đối tượng và gây ra các sai lệch về
diện tích, khoảng cách và hướng. Mỗi phép chiếu có ưu điểm riêng và chỉ cho phép bảo tồn một số các đặc trưng nào đó và khơng có phép chiếu nào
là tồn diện.
Các phép chiếubảo tồn hình dạng chỉ có thể được thực hiện trên một không
gian nhỏ của bề mặt Trái đất. Phép chiếu này có đặc điểm là lưới địa lý có dạng hình vng.
Các phép chiếu bảo tồn diện tích nhằm bảo tồn diện tích của các vùng trên
bản đồ, để đạt được điều này thì các góc tạo bởi các kinh tuyến và vĩ tuyến
có thể có độ chính xác thấp.
Các phép chiếu bảo tồn khoảng cách, hay còn gọi là các phép chiếu đẳng cự. Đầy là phép chiếu nhằm biểu diễn chính xác khoảng cách giữa các điểm trên bản đồ theo một phương nào đó. Nếu ti lệ bản đồ là đồng nhất theo phương kinh tuyến thì bàn đồ được coi là đẳng khoảng cách theo phương này. Trong trường họp tỉ lệ bản đồ là đồng nhất theo phương vĩ tuyến thì bản đồ được gọi là đẳng khoảng cách theo phương vĩ tuyến.
Ngoại trừ trên một vùng nhỏ, khơng có bản đồ nào đẳng khoảng cách theo mọi hướng.
Các phép chiếu bảo tồn hướng được sử dụng để nối các điểm nằm trên bề mặt Trái đất theo một hướng cho trước, hay nó được sử dụng để nhằm xác
định cung ngắn nhất nối giữa hai điếm và cung này trùng với đường tròn
lớn của Trái đất.
</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35"><b>2.8. Các phép chiếu bảnđồ</b>
Do bản đồ nằm trên một mặt phăng nên để thực hiện phép chiếu người ta sử dụng các hình đơn giản đê chiêu lên chúng rôi căt và trải trên bê mặt phẳng mà không cần phải kéo dãn. Có ba dạng hình học phù hợp với cơng việc này là các hình nón, hình trụ và mặt phăng. Tương ứng với các hình
học này các phép chiếu được gọi tương ứng là chiếu nón, chiếu trụ vàchiếu phẳng.
Khi thực hiện phép chiếu các mặt hình học được sử dụng để chiếu thường
được đặt tiếp xúc hoặc cắt mặt Ellipsoid, khu vực cắt hoặc tiếp xúc cần được lựa chọn sao phù hợp.
Hình 2.4 thể hiện phép chiếu nón tiếp xúc và nón cắt. Hình 2.5 thể hiện phép chiêu trụ tiêp xúc gơm trụ xiên, trụ đứng và trụ ngang. Hình 2.6 thê
hiện phép chiêu phăng và mặt phăng chiêu được đặt tiêp xúc với mặt Ellipsoid ở các vị trí khác nhau.
<b>2.8. Ỉ. Các phép chiếu nón</b>
Phép chiếu nón đơn giản nhất là phép chiếu nón tiếp xúc. Vị trí tiếp xúc
được chọn là một vĩ tuyên và nó được gọi là vĩ tuyên chuân (Standard
Parallels). Khi thực hiệnphép chiếu này các kinh tuyến sẽ cắt nhau tại đinh
nón, các vĩ tuyến sẽ là các đường trịn đồng tâm. Sau khi chiếu, hình nón được cắt theo một kinh tuyến và trải trên bề mặt phang. Kinh tuyến năm
đối diện với kinh tuyến thực hiện đường cắt được gọi là kinh tuyến trung tâm (Central Meridian). Phép chiếu này có đặc điểm là mức độ biến dạng hình học sẽ tăng dần khi càng đi xa vĩ tuyến chuẩn về cả hai phía mà nhất
Ịà về phía đinh nón, hay nếu cắt bớt phần đinh nón sẽ cho một kết q
chiếu chính xác hơn. Như vậy các khu vực gần cực sẽ không phù hợp với phép chiếu này.
Trong phép chiếu nón cắt, vị trí cắt được chọn hai vĩ tuyến và nó được gọi
là vĩ tuyến chuẩn. Phép chiếu nón cắt phức tạp hơn so với nón tiếp xúc nhưng có ưu điểm là mức độ biến dạng của các đối tượng giảm, nhất là
trong khoảng giữa và gần các vĩ tuyến chuẩn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">Các phép chiếu trụ có thể là trụ tiếp xúc hoặc trụ cắt tương ứng với một tiếp tuyến hoặc hai cát tuyến với quà địa cầu. Có 3 kiểu chiếu trụ là trụ đứng, trụ ngang và trụ xiên.Trong số các phép chiếu trụ, phép chiếu trụ đứng là phổ biến nhất và nó cịn được gọi là trụ thường.
Trong phép chiếu trụ đứng, các kinh tuyến và vĩtuyến được chiếu lên mặt trụ và hình thành một lưới vuông. Trong phép chiếu này các kinh tuyến
cách đều nhau nhưng khoảng cách giữa các vĩ tuyến lại tăng dần về phía hai cực. Đâỵ là phép chiếu bảo tồn tương đối các hình dạng và phản ánh chính xác về hướng dọc theo các đường lưới.
Trong phép chiếu trụ ngang thì mặt trụ tiếp xúc với một kinh tuyến được
chọn gọi là kinh tuyến chuẩn (Standard meridian). Ở phép chiếu này tỉ lệ
phép chiếu là đồng nhất theo hướng Bắc-Nam.
Trong phép chiếu trụ xiên thì mặt trụ khơng tiếp xúc với một kinh tuyến
hay đường xích đạo. Phép chiếu này ít được sử dụng trong xây dựng bản
</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37"><small>Trụ thường</small>
Hình 2.5. Phép chiếu trụ đứng, trụ ngang và trụ xiên
<b>2.8.3. Phépchiếu phẳng</b>
Phép chiếu phẳng thực hiện chiếu dữ liệu từ mặt Ellipsoid lên một mặt
phẳng tiếp xúc hoặc cắt quả địa cầu. Vị trí tiếp xúc hoặc cắt có thể là cực, xích đạo hoặc bât kỳ noi nào, tương ứng với các vị trí này các phép chiêu phẳng mang thêm tên gọi cực, xích đạo hay xiên.
Trong số cácphép chiếu phẳng thì phép chiếu cực là đơn giản nhất. Ở phép
chiếu này các kinh tuyến sẽ cắt nhau tại cực, các vĩ tuyến là các đường tròn
đồng tâm với cực là tâm và tỏa ra xung quanh. Tại các vị trí khác, phép chiếu phẳng sẽ tạo lưới chiếu là các đường vng góc, hướng tại khu vực lân cận với điểm túc xúc là chính xác.
Hình 2.6. Các phép chiếu phẳng tại cực, xích đạo và vị trí bất kỳ
<b>2.9. Hệ thống tọa độ chiếu2.9.1. Hệ thốngUTM</b>
Hệ thống UTM (Universal Transverse Mercator) là phiếu chiếu trụ ngạng
đông nhât, được sử dụng phô biên trên thê giới đê thành lập các bản đơ tì
lệ lớn với hệ tọa độ Descartes. Trong phép chiếu này lưới UTM chia bê mặt Trái đất giữa 84°N đến 84°s thành 60 múi, mỗi múi 6° kinh.
</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">Hình 2.7. Phép chiếu UTM
Các múi này được đánh số tuần tự từ 1 đến 180 theo hướng từ Tây sang
Đông, múi 1 xuất phát từ 180°W. Mỗi múi được chia làm hai phần là Bắc
và Nam Bán cầu, nước ta sẽ nằm trong các múi từ 48-50N, với múi 48N có kinh độ từ 102-108°E, xem Bàng 2.3.
<b>Bảng 2.3. Sự phân chia múitheo kinh tuyến</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39"><small>19 72°w66°w39</small>
<small>48°E54°E</small>
Mỗi múi UTM được lập bản đồ dựa theo phép chiếu đồng góc Mercator
trụ ngang, cắt Trái đất theo hai cát tuyến, với hệ số điều chỉnh biến dạng
dài ko là 0,9996 tại kinh tuyến trung ương và xích đạo như gốc vĩ độ. Việc sử dụng phép chiếu cho mỗi múi UTM được thiết kế để đảm bảo độ đúng ít nhất 1/2500, có nghĩa là khoảng cách đo 2500m trên hệ thống ƯTM sẽ
sai số trong khoảng Im so với giá trị thực đo.
Ở Bắc Bán Cầu, tọa độ UTM được đặt tại gốc giả (false origin) đặt tại xích
đạo (false_northing = 0 km) và 500 km (false easting = 500 km) về phía
tây kinh tuyến trung ương của múi chiếu, cịn ờ Nam Bán cầu gốc giả đặt tại 10000km về phía Nam của xích đạo và 500 km về phía Tây của kinh
tuyến trung ương.
Hình 2.8. Gốc giả trong phép chiếu UTM ở Bắc Bán cầu
<b>2.9.2. Hệ quy chiếu và hệ tọa độsử dụng ở nước ta</b>
<i><b>- Hệtọa độ HN-72</b></i>
Hệ tọa độ HN-72 được sử dụng ờ nước ta từ năm 1954 tới năm 2000. Hệ
tọa độ này được xây dựng trên cơ sở lưới chiếu đồng góc trụ ngang Gauss, sử dụng ellipsoid Krasovki 1940 với de= 6378245m, f = 1/298.3. Lưới chiếu này chia Trái đất thành 60 múi, mỗi múi 6° kinh vĩ hoặc 120 múi, mỗi múi 3°. Mỗi múi có gốc tọa độ riêng, kinh tuyến trung ương và đường
xích đạo là trục tọa độ vng góc. Tọa độ y được cộng thêm 500km để tránh giá trị âm. Ờ nước ta, loại trừ bàn đồ địa hình tỉ lệ 1/1.000.000 dùng
lưới chiếu hình nón đứng với hai vĩ tuyến chuẩn là 11° và 21° Ở các bản đồ có độ phân giải cao hơn phép chiếu này được áp dụng, ưong đó múi
chiếu 6° cho các bản đồ địa hình tỉ lệ từ 1/25.000 đến 1/500.000, múi chiếu 3° cho các bản đồ địa hình tỉ lệ từ 1/10.000 đến các tỉ lệ lớn hơn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40"><i><b>- Hệ tọa độVN-2000</b></i>
Hệ tọa độ VN-2000 được chính thức đưa vào áp dụng trên tồn quốc từ tháng 8/2000. VN-2000 sử dụng ellipsoid WGS84 với de = 6378137m, f= 1/298,257223563 và một số điều chình cho phù hợp với lãnh thổ nước ta. Theo quyết định số 05/2007/QD-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường “Về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ tọa độ quốc tế
WGS-84 và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000”, hệ thống tham số tính chuyển
giữa Hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 như sau:
1. Tham số dịch chuyển gốc tọa <i>độ: Ax0</i> = -191,90441429 m; <i>Ay0 =</i>
-39,30318279 m; <i>Az0 = -111,45032835 m;</i>
2. Góc xoay trục tọa độ: O)0 = -0,0092883600 = 0,01975479
£0 = -0,00427372”.
3. Hệ số tỉ lệ chiều dài: k = 1,000000252906278.
Với zlxo, <i>Ayo, </i>Azo là toạ độ tâm của hệ WGS-84 trong hệ VN-2000; Cữo, <|/0
và Eo là góc quay ơ-le của trục toạ độ hệ WGS-84 quốc tế so với hệ
Cơng thức tính chuyển toạ độ X, y, z trong Hệ WGS-84 quốc tế sang x', y', z' trong Hệ VN-2000 theo công thức:
<i>x'= </i>-Ax0 <i>+ k(x-ũ)oy + ụ/ữz)</i>
<i>z'=-Azữ +k(-y/ox-eữy+z)</i>
Lưới chiếu sử dụng trong hệ tọa độ VN2000 là lưới chiếu trụ ngang đồng góc UTM. Kích cỡ mũi chiếu và hệ số điều chỉnh biến dạng chiều dài ko phụ thuộc vào tỉ lệ bản đồ.
Các bản đồ có tì lệ từ 1/50.000 đến 1/25.000, sử dụng múi chiếu 6°, hệ số điều chỉnh biến dạng chiều dài (Scale_Factor) kc = 0,9996. Nước ta có 3
múi 6° là từ 48-50, kinh tuyến của các múi này nêu trong Bảng 2.4.
Các bàn đồ có ti lệ từ 1/10.000 đến 1/2.000, sử dụng múi chiếu 3°, hệ số điều chỉnh biến dạng chiều dài ko = 0,9999. Nước ta có 6 múi 3° nhưtrong bảng sau:
</div>
