Tài liệu Tin học ứng dụng (bản đồ số) - ebook

Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 1 ThS. TrÇn Quèc Vinh Ch−¬ng I: X©y dùng c¬ së d÷ liÖu b¶n ®å 1.1. Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n 1.1.1. Kh¸i niÖm b¶n ®å B¶n ®å lµ mét b¶n vÏ biÓu thÞ kh¸i qu¸t, thu nhá bÒ mÆt tr¸i ®Êt hay bÒ mÆt cña thiªn thÓ kh¸c trªn mÆt ph¼ng theo mét quy luËt to¸n häc. Mçi b¶n ®å ®−îc x©y dùng theo mét quy luËt to¸n häc nhÊt ®Þnh, biÓu thÞ ë tû lÖ, phÐp chiÕu, bè côc... cña b¶n ®å Néi dung cña b¶n ®å ®−îc thÓ hiÖn phô thuéc vµo môc ®Ých, ®Æc ®iÓm vÞ trÝ, tû lÖ b¶n ®å. B¶n ®å ®−îc ph©n thµnh nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i kh¸c nhau nh− ph©n lo¹i theo ®èi t−îng thÓ hiÖn (b¶n ®å ®Þa lý vµ b¶n ®å thiªn v¨n), ph©n lo¹i theo néi dung( b¶n ®å ®Þa lý nãi chung vµ b¶n ®å chuyªn ®Ò), ph©n lo¹i theo tû lÖ, ph©n lo¹i theo môc ®Ých sö dông, theo l·nh thæ... 1.1.2. B¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së B¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së lµ b¶n ®å gèc ®−îc ®o vÏ b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ®o vÏ trùc tiÕp ë thùc ®Þa, ®o vÏ b»ng ph−¬ng ph¸p sö dông ¶nh chôp tõ m¸y bay kÕt hîp víi ®o vÏ bæ sung ë thùc ®Þa hay ®−îc thµnh lËp trªn c¬ së biªn tËp, biªn vÏ tõ b¶n ®å ®Þa h×nh cïng tû lÖ. B¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së ®−îc ®o vÏ kÝn ranh giíi hµnh chÝnh vµ kÝn khung, m¶nh b¶n ®å. B¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së lµ tµi liÖu c¬ b¶n ®Ó biªn tËp, biªn vÏ vµ ®o vÏ bæ sung thµnh lËp b¶n ®å ®Þa chÝnh theo ®¬n vÞ hµnh chÝnh c¬ së x·, ph−êng, thÞ trÊn ®Ó thÓ hiÖn hiÖn tr¹ng vÞ trÝ, diÖn tÝch, h×nh thÓ vµ lo¹i ®Êt cña c¸c « thöa cã tÝnh æn ®Þnh l©u dµi. 1.1.3. B¶n ®å ®Þa chÝnh B¶n ®å ®Þa chÝnh lµ b¶n ®å ®−îc ®o vÏ trùc tiÕp hoÆc biªn tËp, biªn vÏ tõ b¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së theo tõng ®¬n vÞ hµnh chÝnh x·, ph−êng, thÞ trÊn (gäi chung lµ cÊp x·). B¶n ®å ®Þa chÝnh ®−îc ®o vÏ bæ sung ®Ó ®o vÏ trän vÑn c¸c thöa ®Êt, x¸c ®Þnh c¸c lo¹i ®Êt theo chØ tiªu thèng kª cña tõng chñ sö dông ®Êt trong mçi m¶nh b¶n ®å vµ ®−îc hoµn chØnh phï hîp víi sè liÖu trong hå s¬ ®Þa chÝnh. B¶n ®å ®Þa chÝnh lµ lo¹i b¶n ®å tû lÖ lín vµ tû lÖ trung b×nh, ®−îc thµnh lËp theo ®¬n vÞ hµnh chÝnh x·, ph−êng, thÞ trÊn. §Ó qu¶n lý ®−îc ®Êt ®ai, chóng ta ph¶i cã ®−îc b¶n ®å ®Þa chÝnh, hå s¬ ®Þa chÝnh, giÊy chøng nhËn quyÒn sö dông ®Êt. Toµn bé c¸c t− liÖu nµy ph¶i ph¶n ¸nh thöa ®Êt víi ®Çy ®ñ 4 yÕu tè: - YÕu tè tù nhiªn thöa ®Êt nh− vÞ trÝ, h×nh d¹ng, kÝch th−íc, chÊt l−îng ®Êt... - YÕu tè x· héi cña thöa ®Êt nh− chñ sö dông ®Êt, chÕ ®é sö dông ®Êt, qu¸ tr×nh biÕn ®éng ®Êt ®ai... - YÕu tè kinh tÕ thöa ®Êt nh− gi¸ ®Êt, thuÕ ®Êt, lîi nhuËn do kinh tÕ mang l¹i, gi¸ trÞ c¸c c«ng tr×nh trªn ®Êt... - YÕu tè ph¸p lý thöa ®Êt nh− c¸c v¨n b¶n giÊy tê x¸c ®Þnh quyÒn sö dông, x¸c nhËn quy häach... Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 2 ThS. TrÇn Quèc Vinh Mét sè yÕu tè trªn ®−îc ghi nhËn trong hå s¬ ®Þa chÝnh , mét sè yÕu tè kh¸c ®−îc thÓ hiÖn trªn b¶n ®å ®Þa chÝnh. B¶n ®å ®Þa chÝnh lµ c«ng cô ®Ó qu¶n lý ®Êt ®ai, trªn ®ã ghi nhËn c¸c yÕu tè tù nhiªn cña thöa ®Êt vµ quan hÖ víi c¸c yÕu tè ®Þa lý kh¸c trong khu vùc. Ngoµi ra nh»m môc ®Ých liªn hÖ víi hå s¬ ®Þa chÝnh ng−êi ta cßn thÓ hiÖn tªn chñ sö dông ®Êt, lo¹i ®Êt vµ mét sè yÕu tè quy häach sö dông ®Êt. Tr−íc ®©y, ng−êi ta thµnh lËp b¶n ®å ®Þa chÝnh cho tõng khu vùc nhá theo täa ®é ®Þa ph−¬ng. Lóc nµy trªn hÖ thèng b¶n ®å ®Þa chÝnh tõng khu vùc ®· thÓ hiÖn ®−îc mèi quan hÖ ®Êt ®ai vÒ mÆt tù nhiªn ë cÊp ®é ®Þa ph−¬ng, viÖc qu¶n lý ®Êt ®ai b»ng b¶n ®å b¾t ®Çu ®−îc thùc hiÖn. Thêi gian gÇn ®©y kü thuËt ®o ®¹c ®· gi¶i quyÕt ®−îc viÖc lËp b¶n ®å ®Þa chÝnh theo hÖ thèng täa ®é thèng nhÊt trªn toµn quèc. Lo¹i b¶n ®å ®Þa chÝnh nµy thÓ hiÖn ®−îc mèi quan hÖ ®Êt ®ai trªn tÇm vÜ m« cña c¶ n−íc, tõ ®ã cã thÓ ®−a ra ®−îc nh÷ng quy häach sö dông ®Êt hîp lý, ho¹ch ®Þnh c¸c chÝnh s¸ch ®Êt ®ai, ®iÒu chØnh ph¸p luËt ®Êt ®ai ®¸p øng cho ph¸t triÓn ®Êt n−íc. HiÖn nay hÖ thèng b¶n ®å ®Þa chÝnh n−íc ta ®−îc ®o ®¹c theo hÖ thèng täa ®é Quèc gia thèng nhÊt. Néi dung b¶n ®å ®Þa chÝnh bao gåm: - §iÓm khèng chÕ to¹ ®é, ®é cao - §Þa giíi hµnh chÝnh c¸c cÊp - Ranh giíi thöa ®Êt - Lo¹i ®Êt - C«ng tr×nh x©y dùng trªn ®Êt - Ranh giíi sö dông ®Êt - HÖ thèng giao th«ng - HÖ thèng thuû v¨n - C¸c ®iÓm ®Þa vËt quan träng - Mèc giíi quy ho¹ch - D¸ng ®Êt Tû lÖ b¶n ®å ®Þa chÝnh ®−îc quy ®Þnh nh− sau: - Khu vùc ®Êt n«ng nghiÖp: tû lÖ ®o vÏ c¬ b¶n lµ 1:2000 - 1:5000. §èi víi khu vùc miÒn nói, nói cao cã ruéng bËc thang hoÆc ®Êt n«ng nghiÖp xen kÏ trong khu vùc ®Êt ®« thÞ, trong khu vùc ®Êt ë cã thÓ chän tû lÖ ®o vÏ b¶n ®å lµ 1:1000 hoÆc 1:500. - Khu vùc ®Êt ë: + C¸c thµnh phè lín, ®«ng d©n cã c¸c thöa ®Êt nhá, hÑp, x©y dùng ch−a cã quy ho¹ch râ rÖt, chän tû lÖ c¬ b¶n lµ 1/500. C¸c thµnh phè, thÞ x· kh¸c, thÞ trÊn lín x©y dùng theo quy ho¹ch, c¸c khu d©n c− cã ý nghÜa kinh tÕ, v¨n ho¸ quan träng cña khu vùc chän tû lÖ c¬ b¶n lµ 1:1000. + C¸c khu d©n c− n«ng th«n, khu d©n c− cña c¸c thÞ trÊn n»m tËp trung hoÆc r¶i r¸c trong khu vùc ®Êt n«ng nghiÖp, l©m nghiÖp chän tû lÖ ®o vÏ lín h¬n mét hoÆc hai bËc so víi tû lÖ ®o vÏ ®Êt n«ng nghiÖp cïng khu vùc hoÆc chän tû lÖ ®o vÏ cïng tû lÖ ®o vÏ ®Êt n«ng nghiÖp. 3 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh - Khu vùc ®Êt l©m nghiÖp ®· quy ho¹ch, khu vùc c©y trång cã ý nghÜa c«ng nghiÖp chän tû lÖ ®o vÏ c¬ b¶n lµ 1:10.000 hoÆc 1:5000. - Khu vùc ®Êt ch−a sö dông: §èi víi vïng ®åi, nói, khu duyªn h¶i cã diÖn tÝch ®Êt ch−a sö dông lín chän tû lÖ ®o vÏ c¬ b¶n lµ 1:10.000 hoÆc 1:25.000. Th«ng th−êng ë c¸c khu vùc nµy, ®èi víi ®Êt ch−a sö dông nªn sö dông b¶n ®å ®Þa h×nh tû lÖ 1:10.000 hoÆc 1:25000 ®· cã lµm nÒn ®Ó ®o khoanh bao hoÆc ®o khoanh bao ë tû lÖ 1:10.000 hoÆc 1:25000. - §Êt chuyªn dïng: Th−êng n»m xen kÏ trong c¸c lo¹i ®Êt nªu trªn nªn sÏ ®−îc ®o vÏ vµ biÓu thÞ trªn b¶n ®å ®Þa chÝnh cïng tû lÖ ®o vÏ cña khu vùc. 1.1.4. B¶n ®å ®Þa h×nh B¶n ®å ®Þa h×nh lµ b¶n ®å biÓu thÞ chi tiÕt vµ chÝnh x¸c, ph¶n ¸nh mét c¸ch ®Çy ®ñ ®Õn møc cã thÓ c¨n cø vµo ®ã mµ h×nh dung ra sù låi lâm cña ®Þa h×nh vµ c¸c ®Þa vËt ë thùc ®Þa. C¸c b¶n ®å ®Þa h×nh chÝnh lµ c¸c b¶n ®å ®Þa lý cã tû lÖ ≤ 100.000 (th−êng dïng c¸c tû lÖ: 1:2000, 1:5000, 1:10.000, 1:25.000, 1:50.000 vµ 1:100.000), lµ tµi liÖu c¬ b¶n ®Ó thµnh lËp c¸c lo¹i b¶n ®å kh¸c. Néi dung c¬ b¶n cña b¶n ®å ®Þa h×nh lµ: thuû hÖ; c¸c ®iÓm d©n c−; c¸c ®èi t−îng c«ng n«ng nghiÖp vµ v¨n ho¸; m¹ng l−íi ®−êng giao th«ng; d¸ng ®Êt (®−êng b×nh ®é vµ ®é cao b×nh ®é); c¸c ®−êng ranh giíi; c¸c vËt ®Þnh h−íng; ®é cao... 1.1.5. B¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt B¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt lµ b¶n ®å thÓ hiÖn sù ph©n bè c¸c lo¹i ®Êt t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh; néi dung b¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt ph¶i ®¶m b¶o ph¶n ¸nh trung thùc hiÖn tr¹ng sö dông c¸c lo¹i ®Êt theo môc ®Ých sö dông vµ c¸c lo¹i ®Êt theo theo thùc tr¹ng bÒ mÆt t¹i thêi ®iÓm thµnh lËp. §¬n vÞ thµnh lËp b¶n ®å CÊp x·, khu c«ng nghÖ cao, khu kinh tÕ CÊp huyÖn CÊp tØnh Tû lÖ b¶n ®å Quy m« diÖn tÝch tù nhiªn (ha) 1: 1000 D−íi 150 1: 2000 Trªn 150 ®Õn 300 1: 5000 Trªn 300 ®Õn 2.000 1: 10 000 Trªn 2.000 1: 5.000 D−íi 2000 1: 10.000 Trªn 2000 ®Õn 10.000 1: 25.000 Trªn 10.000 1: 25.000 D−íi 130.000 1: 50.000 Trªn 130.000 ®Õn 500.000 1: 100.000 Trªn 500.000 Vïng l·nh thæ 1: 250.000 C¶ n−íc 1: 1.000.000 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 4 ThS. TrÇn Quèc Vinh B¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt th−êng ®−îc x©y dùng cho tõng cÊp hµnh chÝnh x·, huyÖn, tØnh vµ c¶ n−íc. §Çu tiªn ph¶i x©y dùng b¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt cÊp c¬ së x·, ph−êng sau ®ã sÏ dïng b¶n ®å c¸c x· ®Ó tæng hîp thµnh b¶n ®å cÊp huyÖn, tØnh. Tû lÖ b¶n ®å hiÖn tr¹ng sö dông ®Êt ®−îc quy ®Þnh nh− trªn. 1.2. HÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia HÖ quy chiÕu vµ HÖ to¹ ®é Quèc gia lµ c¬ së to¸n häc mµ mçi quèc gia nhÊt thiÕt ph¶i cã ®Ó thÓ hiÖn chÝnh x¸c vµ thèng nhÊt c¸c d÷ liÖu ®o ®¹c – b¶n ®å phôc vô qu¶n lý biªn giíi Quèc gia trªn ®Êt liÒn vµ trªn biÓn, qu¶n lý Nhµ n−íc vÒ ®Þa giíi hµnh chÝnh l·nh thæ, ®iÒu tra c¬ b¶n vµ qu¶n lý tµi nguyªn vµ m«i tr−êng, theo dâi hiÖn tr¹ng vµ quy ho¹ch ph¸t triÓn kinh tÕ - x· héi, ®¶m b¶o an ninh – quèc phßng, ...HÖ quy chiÕu vµ HÖ to¹ ®é Quèc gia cßn ®ãng vai trß quan träng trong nghiªn cøu khoa häc vÒ tr¸i ®Êt trªn ph¹m vi c¶ n−íc còng nh− khu vùc vµ toµn cÇu, dù b¸o biÕn ®éng m«i tr−êng sinh th¸i vµ phßng chèng thiªn tai. HÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é Quèc gia cßn cÇn thiÕt cho viÖc t¹o lËp c¸c d÷ liÖu ®Þa lý phôc vô ®µo t¹o, n©ng cao d©n trÝ vµ c¸c ho¹t ®éng d©n sù cña céng ®ång. §Ó biÓu diÔn bÒ mÆt cña tr¸i ®Êt vèn rÊt låi lâm vµ phøc t¹p, ng−êi ta sö dông bÒ mÆt Geoid lµ bÒ mÆt trung b×nh, yªn tÜnh cña mÆt n−íc trong c¸c biÓn vµ ®¹i d−¬ng. Tuy nhiªn bÒ mÆt Geoid vÉn kh«ng ph¶i lµ bÒ mÆt trßn xoay, v× thÕ khã h×nh thøc hãa to¸n häc. C¸c nhµ to¸n häc ®· t×m ra h×nh bÇu dôc trßn xoay cã t©m trïng víi t©m tr¸i ®Êt, thÓ tÝch b»ng thÓ tÝch tr¸i ®Êt. H×nh bÇu dôc trßn xoay nµy gäi lµ mÆt bÇu dôc quy chiÕu hay Elipsoid, ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p tæng b×nh ph−¬ng nhá nhÊt (Tæng b×nh ph−¬ng chªnh cao so víi mÆt Geoid lµ nhá nhÊt). H×nh 1: BÒ mÆt Elipsoid Tuy nhiªn tïy thuéc vµo tõng Quèc gia ®Ó chän bÒ mÆt Elipsoid vµ ph−¬ng ph¸p ®Þnh vÞ Elipsoid phï hîp. 5 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh B¶ng 1: Mét sè Elipsoid th«ng dông ChiÒu dµi cña c¸c N¨m c«ng bè Tªn elipsoid trôc 1/f 1984 1980 1940 1924 WGS-84 GRS-80 Krasovsky International Trôc a 6378 137 6378 136 6378 245 6378 388 Trôc b 6356 752 6356 752 6356 863 6356 912 298.2572 298.257 298.3 297 1880 1866 Clarke 1880 Clarke 1860 6378 249 6878 206 6356 515 6356 584 293.46 294.98 1841 Bessel 6877 397 6356 079 299.15 1830 Everest 6377 304 6356 103 300.80 Nh÷ng n¬i sö dông GPS IUGS Nga, ViÖt nam Ch©u ©u Trung Quèc, Nam Phi Ch©u Phi, Trung §«ng USA, Canada, Philippin,ViÖt Nam NhËt B¶n, TriÒu Tiªn, Indonesia India, Myanmar, Malaysia,ViÖt Nam 1.2.1. Qu¸ tr×nh x©y dùng hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é Quèc gia Khi Ph¸p ®Æt ch©n ®Õn §«ng D−¬ng ®· quyÕt ®Þnh sö dông HÖ quy chiÕu cho toµn §«ng D−¬ng víi Elipsoid Clarke, ®iÓm gèc ®Æt t¹i th¸p cét cê Hµ Néi, l−íi chiÕu to¹ ®é ph¼ng Bonne vµ x©y dùng hÖ to¹ ®é bao gåm hµng ngh×n ®iÓm phñ trïm toµn §«ng D−¬ng. N¨m 1956 khi Mü tíi MiÒn Nam n−íc ta còng ®· quyÕt ®Þnh sö dông hÖ quy chiÕu cña Mü cho khu vùc Nam ¸ víi Elipsoid Everest, ®iÓm gèc to¹ ®é t¹i Ên §é, l−íi chiÕu to¹ ®é ph¼ng UTM. HÖ to¹ ®é ®· ®−îc thiÕt lËp cho MiÒn Nam n−íc ta nèi víi c¸c ®iÓm to¹ ®é cña Campuchia, Th¸ilan, Ên §é. Tõ sau gi¶i phãng MiÒn Nam cho tíi nay chóng ta vÉn cßn sö dông nhiÒu t− liÖu ®o ®¹c - b¶n ®å cña Mü trong hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é nµy. N¨m 1959 ChÝnh Phñ ®· thµnh lËp Côc §o ®¹c vµ B¶n ®å Nhµ n−íc vµ giao nhiÖm vô x©y dùng l−íi to¹ ®é Quèc gia, thµnh lËp c¸c lo¹i b¶n ®å phôc vô c¸c môc ®Ých x©y dùng vµ b¶o vÖ ®Êt n−íc. Víi sù gióp ®ì cña c¸c chuyªn gia Trung Quèc, tõ n¨m 1959 ®Õn n¨m 1966, trªn l·nh thæ miÒn B¾c n−íc ta (®Õn vÜ tuyÕn 17) ®· ®−îc phñ kÝn l−íi c¸c ®iÓm to¹ ®é Nhµ n−íc h¹ng I,II. HÖ Quy chiÕu ®−îc lùa chän lµ hÖ thèng chung cho c¸c n−íc x· héi chñ nghÜa víi Elipsoid Krasovski (b¸n trôc lín a=6378.425 m vµ ®é dÑt f=1/298.3), ®iÓm gèc t¹i ®µi thiªn v¨n Pulkovo (t¹i Liªn X« cò), l−íi chiÕu to¹ ®é ph¼ng Gauss-Kruger. HÖ to¹ ®é ®−îc truyÒn tíi ViÖt Nam th«ng qua l−íi to¹ ®é Quèc gia Trung Quèc. N¨m 1972, ChÝnh phñ ®· quyÕt ®Þnh c«ng bè HÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é Quèc gia nãi trªn gäi lµ hÖ Hµ Néi 72 (HN72) ®Ó sö dông thèng nhÊt cho c¶ n−íc. Sau ngµy gi¶i phãng miÒn Nam thèng nhÊt c¶ n−íc, côc ®o ®¹c vµ b¶n ®å Nhµ n−íc tiÕp tôc ph¸t triÓn l−íi to¹ ®é Nhµ N−íc vµo c¸c tØnh phÝa Nam. Víi sù gióp ®ì tõng phÇn cña c¸c chuyªn gia Liªn X« cò, ®Õn hÕt n¨m 1993 l−íi to¹ ®é Nhµ N−íc ®· ®−îc phñ kÝn gÇn toµn bé l·nh thæ. N¨m 1990 Côc §o ®¹c vµ B¶n ®å Nhµ N−íc ®· quyÕt ®Þnh sö dông c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS ®Ó hoµn chØnh phÇn l−íi to¹ ®é cßn thiÕu trªn c¸c ®Þa bµn khã kh¨n nh− T©y Nguyªn, S«ng BÐ (cò), Minh H¶i (cò), vµ phñ l−íi to¹ ®é trªn toµn vïng biÓn cho ®Õn c¸c ®¶o thuéc quÇn Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 6 ThS. TrÇn Quèc Vinh ®¶o Tr−êng Sa. Do qu¸ tr×nh x©y dùng l−íi to¹ ®é thùc hiÖn trong mét thêi gian dµi, ph¶i ®¸p øng kÞp thêi to¹ ®é vµ b¶n ®å cho nhu cÇu sö dông thùc tÕ nªn toµn m¹ng l−íi bÞ chia c¾t thµnh nhiÒu khu vùc riªng biÖt, h×nh thøc x©y dùng l−íi rÊt ®a d¹ng bao gåm c¶ c«ng nghÖ truyÒn thèng vµ c«ng nghÖ hiÖn ®¹i nhÊt, toµn hÖ thèng ch−a ®−îc xö lý thèng nhÊt. Cho ®Õn nay cã thÓ kh¼ng ®Þnh HÖ to¹ ®é Quèc gia HN - 72 hiÖn t¹i kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c nhu cÇu kü thuËt mµ thùc tÕ ®ang ®ßi hái v× c¸c lý do sau ®©y: - HÖ Quy chiÕu Quèc gia HN - 72 thùc chÊt lµ hÖ quy chiÕu chung cho c¸c n−íc x· héi chñ nghÜa tr−íc ®©y thiÕu phï hîp víi l·nh thæ ViÖt Nam, cã ®é lÖch gi÷a m« h×nh vËt lý vµ m« h×nh to¸n häc cña tr¸i ®Êt qu¸ lín, tõ ®ã t¹o biÕn d¹ng lín lµm suy gi¶m ®é chÝnh x¸c cña l−íi to¹ ®é vµ b¶n ®å. - HiÖn nay c¸c n−íc thuéc phe x· héi chñ nghÜa cò còng ®· thay ®æi HÖ Quy chiÕu Quèc gia cña n−íc m×nh, kh«ng sö dông HÖ Quy chiÕu chung tr−íc ®©y, v× vËy HÖ Quy chiÕu Quèc gia Hµ Néi - 72 còng kh«ng t¹o ®−îc bÊt kú mét liªn kÕt khu vùc nµo, g©y khã kh¨n ®¸ng kÓ trong viÖc liªn kÕt t− liÖu víi quèc tÕ nh»m gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò ho¹ch ®Þnh biªn giíi, dÉn ®−êng hµng kh«ng, hµng h¶i... - HÖ Quy chiÕu Quèc gia Hµ Néi - 72 hoµn toµn kh«ng t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó ph¸t triÓn c«ng nghÖ ®Þnh vÞ hiÖn ®¹i gäi lµ hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS (Global Position System) mµ hiÖn nay ®· ®−îc phæ biÕn trªn toµn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam, sö dông HÖ Quy chiÕu Quèc gia Hµ Néi 72 g©y hËu qu¶ suy gi¶m ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ vµ t¹o mét quy tr×nh c«ng nghÖ qu¸ phøc t¹p khi xö lý to¸n häc c¸c trÞ ®o GPS. - HÖ to¹ ®é Quèc gia cña n−íc ta hiÖn nay bÞ chia c¾t thµnh nhiÒu khu vùc nhá, thiÕu tÝnh thèng nhÊt trªn ®Þa bµn c¶ n−íc, cã ®é chÝnh x¸c tæng thÓ kh«ng ®ñ ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®ßi hái cña thùc tÕ qu¶n lý hµnh chÝnh, ®iÒu hµnh kinh tÕ vµ ®¶m b¶o an ninh Quèc phßng. 1.2.2. C¸c yªu cÇu cña mét hÖ Quy chiÕu Quèc gia ViÖc lùa chän mét HÖ Quy chiÕu Quèc gia phï hîp vµ xö lý to¸n häc n©ng cao tÝnh thèng nhÊt vµ ®é chÝnh x¸c HÖ To¹ ®é Quèc gia lµ mét nhiÖm vô bøc xóc cÇn thùc hiÖn. HÖ Quy chiÕu Quèc gia cÇn ®−îc lùa chän theo nh÷ng tiªu chuÈn sau: - Phï hîp nhÊt víi l·nh thæ ViÖt Nam ®Ó c¸c t− liÖu ®o ®¹c - b¶n ®å cã ®é biÕn d¹ng nhá nhÊt. - T¹o ®iÒu kiÖn ¸p dông vµ ph¸t triÓn c¸c c«ng nghÖ ®Þnh vÞ hiÖn ®¹i cã ®é chÝnh x¸c cao (c«ng nghÖ ®Þnh vÞ GPS hiÖn lµ ph−¬ng tiÖn phæ biÕn vµ chñ yÕu ®Ó x©y dùng l−íi to¹ ®é t¹i ViÖt Nam) - HÖ Qui chiÕu ph¶i phï hîp víi tËp qu¸n sö dông ë n−íc ta vµ cã tÝnh phæ dông trªn thÕ giíi. - Khi cÇn thiÕt cã kh¶ n¨ng liªn kÕt chÝnh x¸c víi c¸c t− liÖu b¶n ®å khu vùc vµ toµn cÇu nh»m gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò chung. + §¶m b¶o tÝnh bÝ mËt tuyÖt ®èi vÒ HÖ to¹ ®é Quèc gia. Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 7 ThS. TrÇn Quèc Vinh + Chi phÝ tèi thiÓu cho viÖc chuyÓn ®æi hÖ Qui chiÕu vµ hÖ to¹ ®é Quèc gia. HÖ to¹ ®é Quèc gia cÇn ®−îc xö lý to¸n häc ®Ó ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: - Thèng nhÊt trªn ®Þa bµn toµn quèc. - §é chÝnh x¸c cao nhÊt trªn c¬ së tËp hîp trÞ ®o hiÖn t¹i lµ chñ yÕu, khi cÇn thiÕt cã thÓ ®o bæ sung kh«ng ®¸ng kÓ. - T¹o ®iÒu kiÖn sö dông nh÷ng ph−¬ng ph¸p xö lý to¸n häc hiÖn ®¹i theo nhiÒu ph−¬ng ¸n ®Ó cho kÕt qu¶ tin cËy tuyÖt ®èi. 1.2.3. HÖ Quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia VN-2000 Tõ n¨m 1992 ®Õn nay, Côc §o ®¹c b¶n ®å Nhµ n−íc nay lµ Bé tµi nguyªn vµ M«i tr−êng ®· tiÕn hµnh c«ng tr×nh x©y dùng HÖ Qui chiÕu vµ HÖ to¹ ®é Quèc gia míi theo nh÷ng tiªu chÝ nãi trªn, bao gåm nh÷ng néi dung chÝnh sau ®©y: - §¸nh gi¸ l¹i toµn bé HÖ qui chiÕu vµ HÖ to¹ ®é quèc gia Hµ Néi - 72 ®ang sö dông. - X©y dùng l−íi to¹ ®é cÊp ‘0’ c¹nh dµi, ®é chÝnh x¸c cao b»ng c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS ®Ó bæ sung, thèng nhÊt vµ n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña l−íi to¹ ®é ®· x©y dùng; x¸c ®Þnh to¹ ®é ®iÓm gèc to¹ ®é quèc gia. - TÝnh to¸n chØnh lý to¸n häc toµn bé hÖ thèng to¹ ®é quèc gia phñ trïm c¶ n−íc. - Nghiªn cøu ®Ò xuÊt HÖ Qui chiÕu vµ HÖ To¹ ®é Quèc gia phï hîp. - Nghiªn cøu ®Ò xuÊt gi¶i quyÕt vÊn ®Ò tÝnh chuyÓn to¹ ®é vµ hÖ thèng b¶n ®å ®· xuÊt b¶n sau khi c«ng bè HÖ qui chiÕu vµ hÖ To¹ ®é Quèc gia míi. C«ng tr×nh do c¸c nhµ khoa häc vµ chuyªn gia hµng ®Çu cña ngµnh ®o ®¹c - b¶n ®å thùc hiÖn, ®Õn nay ®· ®¹t ®−îc nh÷ng môc tiªu ®Ò ra. C«ng tr×nh ®· ®−a ra mét sè ph−¬ng ¸n lùa chän HÖ qui chiÕu Quèc gia vµ xö lý to¸n häc HÖ to¹ ®é Quèc gia ®Ó ph©n tÝch vµ so s¸nh. KÕt luËn cña c«ng tr×nh nghiªn cøu nµy lµ: HÖ Qui chiÕu Quèc gia hîp lý bao gåm c¸c yÕu tè: + Elipsoid qui chiÕu: WGS- 84 toµn cÇu. + §iÓm gèc To¹ ®é Quèc gia: ®iÓm ®Æt trong khu«n viªn ViÖn Nghiªn Cøu §Þa chÝnh, ®−êng Hoµng Quèc ViÖt, Hµ Néi. + L−íi chiÕu to¹ ®é ph¼ng: L−íi chiÕu UTM quèc tÕ. + HÖ thèng b¶n ®å c¬ b¶n: chia mói vµ ph©n m¶nh theo hÖ thèng UTM quèc tÕ, danh ph¸p tê b¶n ®å theo hÖ thèng hiÖn hµnh cã chó thÝch danh ph¸p quèc tÕ. HÖ to¹ ®é Quèc gia ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua viÖc xö lý to¸n häc chÆt chÏ kÕt hîp c¸c sè liÖu tr¾c ®Þa, thiªn v¨n, träng lùc, vÖ tinh b»ng 3 ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n kh¸c nhau: mét cña n−íc ngoµi vµ hai ch−¬ng tr×nh trong n−íc. C¸ch lùa chän HÖ Quy chiÕu vµ HÖ To¹ ®é Quèc gia nh− vËy ®¶m b¶o ®Çy ®ñ c¸c tiªu chÝ ®· ®Æt ra ë trªn. Ngµy 12/7/2000, thñ t−íng ChÝnh phñ ký quyÕt ®Þnh sö dông HÖ Qui chiÕu vµ HÖ To¹ ®é Quèc gia VN- 2000. HÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é Quèc gia VN2000 cã c¸c yÕu tè chÝnh sau ®©y: Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 8 ThS. TrÇn Quèc Vinh - Elipsoid quy chiÕu: WGS-84 toµn cÇu ®−îc ®Þnh vÞ phï hîp víi l·nh thæ ViÖt Nam, cã kÝch th−íc nh− sau: + B¸n trôc lín a=6378137,000 m + §é dÑt α=298,257223563 - §iÓm gèc to¹ ®é quèc gia: §iÓm N00 ®Æt trong khu«n viªn ViÖn Nghiªn cøu ®Þa chÝnh, ®−êng Hoµng Quèc ViÖt, Hµ Néi - L−íi chiÕu to¹ ®é ph¼ng: L−íi chiÕu UTM quèc tÕ - Chia mói vµ ph©n m¶nh hÖ thèng b¶n ®å c¬ b¶n: Theo hÖ thèng UTM quèc tÕ, danh ph¸p tê b¶n ®å theo hÖ thèng hiÖn hµnh cã chó thÝch danh ph¸p Quèc tÕ. 1.3. HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu 1.3.1. Giíi thiÖu Tõ nh÷ng n¨m 1960, c¬ quan Hµng kh«ng vµ Vò trô (NASA) cïng víi qu©n ®éi Hoa Kú ®· tiÕn hµnh ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu, ph¸t triÓn hÖ thèng dÉn ®−êng vµ ®Þnh vÞ chÝnh x¸c b»ng vÖ tinh nh©n t¹o. HÖ thèng ®Þnh vÞ dÉn ®−êng b»ng vÖ tinh thÕ hÖ ®Çu tiªn lµ hÖ thèng TRANSIT. HÖ thèng nµy cã 6 vÖ tinh, bay cao 1075 km trªn c¸c quü ®¹o hÇu nh− trßn, c¸ch ®Òu nhau vµ cã gãc nghiªng so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o tr¸i ®Êt xÊp xØ 900. TRANSIT ®−îc sö dông trong th−¬ng m¹i vµo n¨m 1967, mét thêi gian sau ®ã nã b¾t ®Çu ®−îc sö dông trong tr¾c ®Þa. ViÖc thiÕt lËp m¹ng l−íi ®iÓm ®Þnh vÞ khèng chÕ toµn cÇu lµ nh÷ng øng dông sím nhÊt vµ cã ý nghÜa nhÊt cña hÖ TRANSIT. §Þnh vÞ toµn cÇu b»ng hÖ TRANSIT cÇn thêi gian quan tr¾c rÊt l©u, ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ víi mét lÇn vÖ tinh bay qua cì 20m. §©y chÝnh lµ nh−îc ®iÓm lín nhÊt cña TRANSIT trong viÖc ®¸p øng nhu cÇu ®Þnh vÞ nhanh víi ®é chÝnh x¸c cao. TiÕp sau thµnh c«ng cña TRANSIT, n¨m 1978 hÖ thèng ®Þnh vÞ vÖ tinh thÕ hÖ thø hai ®−îc ®−a vµo ho¹t ®éng cã tªn lµ ‘HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu: NAVSTAR - GPS’ gäi t¾t lµ GPS. §Õn n¨m 1990, hÖ thèng GPS ®· thiÕt lËp ®−îc mét m¹ng l−íi 24 vÖ tinh bay trong 6 quü ®¹o trßn trong kh«ng gian bao quanh tr¸i ®Êt víi chu kú 12 giê, ®é cao 20.200 km. Víi c¸ch bè trÝ nµy th× trong suèt 24 giê t¹i bÊt kú mét ®iÓm nµo trªn tr¸i ®Êt còng sÏ quan s¸t ®−îc Ýt nhÊt 4 vÖ tinh. §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ b»ng GPS ®−îc n©ng cao, vµ kh¾c phôc ®−îc nh−îc ®iÓm vÒ thêi gian quan tr¾c so víi hÖ TRANSIT. MÆc dï thiÕt kÕ ban ®Çu cña GPS nh»m phôc vô cho môc ®Ých qu©n sù, nh−ng ngµy nay ®· ®−îc øng dông réng r·i trong c¸c ho¹t ®éng kinh tÕ, x· héi vµ tr¾c ®Þa, b¶n ®å. Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng GPS vµ c«ng nghÖ th«ng tin ®· ®æi míi c«ng nghÖ cho nhiÒu lÜnh vùc, ®Æc biÖt lµ trong ®o ®¹c, b¶n ®å còng nh− qu¶n lý tµi nguyªn chuyÓn sang mét giai ®o¹n míi hiÖn ®¹i h¬n, chÝnh x¸c h¬n vµ cã quy m« réng h¬n. HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu míi ra ®êi nh−ng ®· nhanh chãng trë thµnh mét c«ng cô quan träng trong c¸c lÜnh vùc nghiªn cøu ë kh¾p mäi quèc gia vµ trong mäi quy m« nhê c¸c tÝnh −u viÖt cña nã. Tr−íc hÕt nh×n mét c¸ch tæng quan, trong ®iÒu kiÖn hiÖn nay mäi quèc gia vµ tæ chøc Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 9 ThS. TrÇn Quèc Vinh nghiªn cøu khoa häc ®· cã thÓ trang bÞ cho m×nh lo¹i kü thuËt nµy, c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm. Thø hai lµ viÖc sö dông m¸y GPS rÊt ®¬n gi¶n vµ tiÖn lîi, kh«ng ®ßi hái mét qu¸ tr×nh ®µo t¹o ®¸ng kÓ nµo khiÕn cho nã dÔ dµng phæ biÕn vµ ph¸t triÓn. Thø ba lµ GPS ®o ®−îc c¶ ngµy lÉn ®ªm, trong mäi ®iÒu kiÖn thêi tiÕt. Mét −u ®iÓm næi bËt cña GPS n÷a lµ kh«ng cÇn tÇm nh×n th«ng cña c¸c ®iÓm ®o, do ®ã kh«ng mÊt thêi gian vµ c«ng søc ®Ó ph¸t c©y, th«ng h−íng, tr¸nh chÆt ph¸ rõng, b¶o vÖ tµi nguyªn, m«i tr−êng. ë n−íc ta, trong nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp kû 90 ngµnh ®o ®¹c vµ b¶n ®å ®· nghiªn cøu vµ øng dông thµnh c«ng hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu. Trong mét thêi gian ng¾n n−íc ta ®· lËp xong hÖ thèng l−íi khèng chÕ ë nh÷ng vïng ®Æc biÖt khã kh¨n ch−a x©y dùng ®−îc nh− T©y nguyªn, S«ng BÐ, Cµ Mau…Nh÷ng n¨m sau ®ã, c«ng nghÖ GPS ®· ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh trong viÖc ®o l−íi cÊp “0” lËp hÖ quy chiÕu Quèc gia míi còng nh− viÖc lËp l−íi h¹ng III phñ trïm l·nh thæ. Ngµy nay thiÕt bÞ thu tÝn hiÖu GPS ®−îc ph¸t triÓn ngµy cµng hoµn thiÖn c¶ vÒ phÇn cøng vµ phÇn mÒm, cïng víi sù ph¸t triÓn kü thuËt xö lý tÝn hiÖu GPS ®· ®em l¹i kÕt qu¶ ®Þnh vÞ chÝnh x¸c víi ®é tin cËy cao vµ ph¹m vi øng dông ngµy cµng më réng. H×nh 2: C¸c vÖ tinh GPS trong vò trô Cïng cã tÝnh n¨ng t−¬ng tù nh− hÖ thèng GPS ®ang ho¹t ®éng, cßn cã hÖ thèng GLONASS cña Nga. Tuy nhiªn, vÒ ph¹m vi sö dông th× hÖ thèng GPS ®−îc sö dông phæ biÕn vµ réng r·i h¬n. Võa qua (5/2003), c¸c quèc gia thµnh viªn cña c¬ quan vò trô Ch©u ¢u (ESA) võa nhÊt trÝ vÒ kÕ ho¹ch ph¸t triÓn HÖ thèng ®Þnh vÞ vÖ tinh GALILEO. Dù ¸n chung gi÷a ESA vµ EU nµy sÏ lµ ®èi thñ c¹nh tranh cña HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS) do qu©n ®éi Mü ®iÒu khiÓn. HÖ thèng GALILEO bao gåm 30 vÖ tinh (3 vÖ tinh dù tr÷) quay theo quü ®¹o gÇn trßn víi ®é cao 23.600 km, nã sÏ cung cÊp dÞch vô th−¬ng m¹i chÝnh x¸c h¬n GPS. Toµn bé hÖ thèng dù kiÕn sÏ hoµn tÊt 10 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh trong n¨m 2008. Trong t−¬ng lai, hÖ thèng GALILEO sÏ lµ ®èi thñ c¹nh tranh víi thÞ tr−êng hÖ thèng GPS. 1.3.2. CÊu tróc c¬ b¶n hÖ thèng GPS HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS) lµ mét hÖ thèng ®Þnh vÞ kh«ng gian c¬ së phñ trïm sãng trªn toµn cÇu, cã thÓ x¸c ®Þnh vËn tèc, thêi gian vµ vÞ trÝ theo c¶ 3 chiÒu trªn 24 giê ®ång hå. GPS sö dông vÖ tinh trong kh«ng gian ®Ó x¸c ®Þnh mäi vÞ trÝ trªn tr¸i ®Êt. Theo sù ph©n bè kh«ng gian, ng−êi ta chia GPS thµnh 3 thµnh phÇn: §o¹n sö dông, ®o¹n kiÓm so¸t, ®o¹n kh«ng gian. - §o¹n sö dông (User Segment): bao gåm ng−êi sö dông, thiÕt bÞ thu GPS vµ phÇn mÒm xö lý sè liÖu. ThiÕt bÞ thu GPS lµ thiÕt bÞ thu sãng ®Æc biÖt, ®−îc thiÕt kÕ ®Ó nhËn tÝn hiÖu sãng chuyÓn tõ vÖ tinh xuèng, x¸c ®Þnh vµ tÝnh to¸n vÞ trÝ c¸c ®èi t−îng trong kh«ng gian. M¸y thu GPS cã thÓ ®Æt cè ®Þnh trªn mÆt ®Êt, trªn c¸c ph−¬ng tiÖn chuyÓn ®éng nh− « t«, xe ®¹p, m¸y bay, tªn löa, vÖ tinh… ThiÕt bÞ thu GPS cã thÓ lµ 1 m¸y thu riªng biÖt ho¹t ®éng ®éc lËp (®Þnh vÞ tuyÖt ®èi), cã thÓ mét nhãm m¸y thu ho¹t ®éng ®ång thêi (®Þnh vÞ t−¬ng ®èi) hoÆc ho¹t ®éng theo chÕ ®é mét m¸y thu ®ãng vai trß m¸y chñ ph¸t tÝn hiÖu v« tuyÕn hiÖu chØnh cho c¸c m¸y thu kh¸c ( tr−êng hîp ®Þnh vÞ vi ph©n). KÝch cì, h×nh d¸ng vµ gi¸ cña thiÕt bÞ thu nµy phô thuéc vµo chøc n¨ng vµ môc tiªu sö dông GPS. H×nh 3: C¸c bé phËn cÊu thµnh HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS - §o¹n kh«ng gian (Space Segment): gåm 24 vÖ tinh GPS vµ 3 vÖ tinh dù tr÷, bay trong 6 mÆt ph¼ng quü ®¹o nghiªng 550 so víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o, mçi mÆt ph¼ng cã 4 hoÆc 5 vÖ tinh víi ®é cao 20.200 km. Mçi vÖ tinh cã trang bÞ tªn löa ®Èy ®Ó ®iÒu chØnh quü ®¹o vµ cã thêi h¹n sö dông kho¶ng 7,5 n¨m, cã thÓ chuyÓn th«ng tin vÒ thêi gian vµ vÞ trÝ tíi ng−êi sö dông. - §o¹n ®iÒu khiÓn (Control Segment): bao gåm 5 tr¹m mÆt ®Êt ®−îc ph©n bè ®Òu quanh tr¸I ®Êt trong ®ã cã mét tr¹m chñ (Master Station) vµ 4 tr¹m theo dâi (Monitor Station) cã thÓ theo dâi vµ ®iÒu khiÓn ®−îc vÖ tinh. NhiÖm vô cña bé phËn ®iÒu khiÓn lµ ®iÒu khiÓn toµn bé ho¹t ®éng vµ c¸c chøc n¨ng cña vÖ tinh trªn c¬ së theo dâi chuyÓn ®éng quü ®¹o cña vÖ tinh Bé phËn ®iÒu khiÓn tÝnh to¸n hiÖu chØnh kho¶ng c¸ch ®Õn vÖ tinh, ®ång hå trªn vÖ tinh, c¸c sè liÖu khÝ t−îng… vµ cung cÊp cho ng−êi sö dông th«ng qua c¸c sãng t¶i. ViÖc chÝnh x¸c ho¸ th«ng tin (hoÆc g©y nhiÔu) ®−îc tiÕn hµnh 3 lÇn trong mét ngµy. Muèn thu nhËn th«ng tin cã ®é chÝnh x¸c cao, cÇn ph¶i liªn hÖ víi nhµ cung cÊp (NASA). Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 11 ThS. TrÇn Quèc Vinh 1.3.3 Nguyªn lý ®Þnh vÞ GPS §Þnh vÞ lµ viÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o. Cã 2 ph−¬ng ph¸p ®Þnh vÞ cã b¶n: ®Þnh vÞ tuyÖt ®èi (®Þnh vÞ ®iÓm ®¬n) vµ ®Þnh vÞ t−¬ng ®èi. 1.3.3.1. §Þnh vÞ tuyÖt ®èi Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña GPS lµ “phÐp ®o ®¹c tam gi¸c’ tõ vÖ tinh. §Ó ¸p dông “phÐp ®o ®¹c tam gi¸c’ nµy, bé phËn thu sÏ ®o kho¶ng c¸ch tõ m¸y thu ®Õn vÖ tinh. M¸y thu GPS cã mét ®ång hå bªn trong, ®ång bé víi ®ång hå trªn vÖ tinh. Khi vÖ tinh göi tÝn hiÖu, thêi gian ®ã ®−îc ghi l¹i trªn GPS. M¸y thu GPS sÏ so s¸nh thêi gian trªn vÖ tinh víi thêi gian trªn ®ång hå cña nã, tÝnh ra sù kh¸c nhau vÒ thêi gian. Dïng sù kh¸c nhau nµy cïng víi tèc ®é cña ¸nh s¸ng ®Ó tÝnh ra kho¶ng c¸ch tõ m¸y thu ®Õn vÖ tinh. VÒ mÆt h×nh häc, cã thÓ m« t¶ sù ®Þnh vÞ t¹i mét thêi ®iÓm nh− sau: - Víi 1 vÖ tinh GPS th× ®iÓm cÇn ®o sÏ n»m trªn mét mÆt cÇu cã t©m lµ vÞ trÝ vÖ tinh, b¸n kÝnh b»ng kho¶ng c¸ch ®o ®−îc tõ vÖ tinh tíi m¸y thu. - Víi 2 vÖ tinh GPS th× ®iÓm ®o n»m trªn mÆt cÇu thø 2, cã t©m lµ vÖ tinh thø 2, cã b¸n kÝnh lµ kho¶ng c¸ch tõ vÖ tinh thø 2 ®Õn m¸y thu. KÕt hîp trÞ ®o ®Õn hai vÖ tinh th× vÞ trÝ ®iÓm ®o n»m trªn hai mÆt cÇu trong kh«ng gian, ®ã lµ mét vßng trßn. - NÕu cã vÖ tinh thø 3, t−¬ng tù trªn vÞ trÝ ®iÓm ®o lµ giao cña mÆt cÇu thø ba víi ®−êng trßn trªn, kÕt qu¶ cho ta 2 vÞ trÝ trong kh«ng gian. 12 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh - NÕu cã vÖ tinh thø 4 th× kÕt qu¶ lµ tæng hîp sÏ cho mét nghiÖm duy nhÊt, ®ã chÝnh lµ vÞ trÝ chÝnh x¸c ®iÓm. Ngoµi ra, vÖ tinh thø t− cßn cã nhiÖm vô hiÖu chØnh sai sè. Cµng thu ®−îc tÝn hiÖu nhiÒu vÖ tinh th× ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ cµng cao. 1.3.3.2. §Þnh vÞ tu¬ng ®èi Do ¶nh h−ëng cña sai sè vÞ tri cña c¸c vÖ tinh trªn quü ®¹o, do sai sè ®ång hå vµ c¸c yÕu tè m«i tr−êng truyÒn sãng kh¸c dÉn ®Õn ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ ®iÓm ®¬n thÊp kho¶ng 20-30m. Víi ®é chÝnh x¸c nµy kh«ng thÓ ¸p dông cho c«ng t¸c tr¾c ®Þa. Ph−¬ng ph¸p ®Þnh vÞ cho phÐp sö dông hÖ thèng GPS trong ®o ®¹c tr¾c ®Þa cã ®é chÝnh x¸c cao ®ã lµ ®Þnh vÞ t−¬ng ®èi. Sù kh¸c nhau cña ph−¬ng ph¸p nµy ë chç ph¶i sö dông tèi thiÓu 2 m¸y thu tÝn hiÖu vÖ tinh ®ång thêi. §Ó ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c cao trong ®Þnh vÞ t−¬ng ®èi ng−êi ta t¹o ra c¸c sai ph©n. Nguyªn t¾c chñ yÕu dùa trªn sù ®ång ¶nh h−ëng cña c¸c ®¹i l−îng ®o, nguån sai sè khi ®o… nh»m lo¹i trõ hoÆc gi¶m bít c¸c sai sè trªn. §Þnh vÞ t−¬ng ®èi cã thÓ ®¹t tíi ®é chÝnh x¸c ®Õn cm. 1.3.4. C¸c lo¹i m¸y thu GPS - Lo¹i dÉn ®−êng Sö dông chñ yÕu ®Ó dÉn ®−êng, ®iÒu tra nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn, lËp b¶n ®å tû lÖ nhá. Lo¹i nµy t−¬ng ®èi rÎ tiÒn, dÔ sö dông. §é chÝnh x¸c thÊp (tõ 10-15m) vµ h¹n chÕ th«ng tin l−u tr÷. GPS V, GPS 12 XL, GPS 12 ®é chÝnh x¸c 10-15 m. - Lo¹i ®Ó kh¶o s¸t Chñ yÕu dïng cho viÖc x©y dùng b¶n ®å vµ thu thËp d÷ liÖu GIS víi ®é chÝnh x¸c cao. Lo¹i nµy ®¾t tiÒn h¬n, ho¹t ®éng phøc t¹p h¬n vµ nhiÒu chøc n¨ng h¬n, cã thÓ l−u tr÷ nhiÒu th«ng tin h¬n. §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ ®iÓm tõ 3 - 5 m. Cã kh¶ n¨ng l−u tr÷ vµ download d÷ liÖu tèt. GPS ProMark 2 GPS ProMark X, ®é chÝnh x¸c 2-3m. Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 13 ThS. TrÇn Quèc Vinh - Lo¹i dïng ®Ó ®o l−íi lËp b¶n ®å tû lÖ lín §−îc sö dông ®Ó ®o ®¹c l−íi tr¾c ®Þa, lËp b¶n ®å tû lÖ lín... Lo¹i nµy cã ®é chÝnh x¸c cao, ®¾t tiÒn. 1.3.5. Thµnh lËp b¶n ®å b»ng c«ng nghÖ GPS 1.3.5.1. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o GPS - §o GPS tuyÖt ®èi: Lµ kü thuËt x¸c ®Þnh täa ®é cña ®iÓm ®Æt m¸y thu tÝn hiÖu vÖ tinh trong hÖ täa ®é toµn cÇu WGS84. Kü thuËt ®Þnh vÞ nµy lµ viÖc tÝnh täa ®é cña ®iÓm ®o nhê viÖc gi¶I bµI to¸n giao héi nghÞch kh«n gian dùa trªn c¬ së kho¶ng c¸ch ®o ®−îc tõ c¸c vÖ tinh ®Õn m¸y thu vµ täa ®é cña c¸c vÖ tinh t¹i thêi ®iÓm ®o. Do cã nhiÒu nguån sai sè nªn ®é chÝnh x¸c vÞ trÝ ®iÓm thÊp, kh«ng dïng ®−îc cho viÖc ®o ®¹c chÝnh x¸c, dïng chñ yÕu cho viÖc dÉn ®−êng, c¸c môc ®Ých ®o ®¹c kh«ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao. - §o GPS t−¬ng ®èi: §o GPS t−¬ng ®èi do lo¹i bá ®−îc nhiÒu nguån sai sè nªn cho ®é chÝnh x¸c cao, ®−îc dïng trong ®o ®¹c, x©y dùng l−íi khèng chÕ tr¾c ®Þa vµ c«ng t¸c ®o ®¹c b¶n ®å c¸c tû lÖ. §o GPS t−¬ng ®èi cã thÓ ®−îc chia thµnh ®o GPS tÜnh, tÜnh nhanh vµ ®o GPS ®éng. + §o GPS tÜnh, tÜnh nhanh dùa trªn c¬ së ®Æt hai hay nhiÒu m¸y thu cè ®Þnh thu tÝn hiÖu GPS t¹i c¸c ®iÓm cÇn ®o täa ®é trong kho¶ng thêi gian ~1 giê. §o GPS tÜnh cã ®é chÝnh x¸c cao cì 1cm, th−êng dïng ®Ó thµnh lËp l−íi khèng chÕ tr¾c ®Þa. + §o GPS ®éng ®−îc tiÕn hµnh víi mét m¸y ®Æt t¹i tr¹m cè ®Þnh vµ nhiÒu tr¹m m¸y kh¸c di ®éng ®Õn c¸c ®iÓm ®o. §o GPS ®éng lµ gi¶I ph¸p nh»m gi¶m thiÓu thêi gian ®o so víi ®o GPS tÜnh nh−ng vÉn ®¶m b¶o ®−îc ®é chÝnh x¸c ®o täa ®é ®Õn cm. 1.3.5.2. Thµnh lËp b¶n ®å ®Þa chÝnh b»ng GPS NÕu khu vùc ®o vÏ b¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së ®ñ ®iÒu kiÖn ¸p dông c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS th× cã thÓ ¸p dông c«ng nghÖ GPS ®éng ®Ó thµnh lËp B§§C. Cã hai ph−¬ng ph¸p sö dông c«ng nghÖ ®o GPS ®éng ®ã lµ ph−¬ng ph¸p ®o ph©n sai GPS (DGPS: Differential GPS) vµ ph−¬ng ph¸p GPS ®éng thêi gian thùc RTK (Real Time Kinematic). - Ph−¬ng ph¸p ph©n sai GPS (DGPS) dùa trªn c¬ së mét tr¹m ®Æt m¸y thu tÜnh (t¹i ®iÓm ®Þa chÝnh c¬ së) vµ mét sè tr¹m m¸y thu ®éng (®Æt liªn tiÕp t¹i c¸c ®iÓm ®o chi tiÕt). Sè liÖu t¹i tr¹m tÜnh vµ tr¹m ®éng ®−îc xö lý chung ®Ó c¶i chÝnh ph©n sai cho gia sè to¹ ®é gi÷a tr¹m tÜnh vµ tr¹m ®éng. Tuú theo thÓ lo¹i thiÕt bÞ vµ kho¶ng c¸ch gi÷a tr¹m tÜnh vµ tr¹m ®éng, ph−¬ng ph¸p DGPS cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c tõ dm tíi m. - Ph−¬ng ph¸p GPS RTK còng dùa trªn c¬ së 1 tr¹m ®Æt m¸y thu tÜnh (t¹i ®iÓm ®Þa chÝnh c¬ së) vµ mét sè tr¹m thu ®éng (®Æt liªn tiÕp t¹i c¸c ®iÓm ®o chi tiÕt). Sè liÖu t¹i tr¹m tÜnh ®−îc göi tøc thêi tíi tr¹m ®éng b»ng thiÕt bÞ thu ph¸t sãng v« tuyÕn (Radio link) ®Ó xö lý tÝnh to¸n to¹ ®é tr¹m ®éng theo to¹ ®é tr¹m tÜnh. Tuú theo thÓ lo¹i thiÕt bÞ GPS, ph−¬ng ph¸p ®o GPS RTK cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c tõ 1 cm ®Õn 5 cm. 14 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh ViÖc ¸p dông c«ng nghÖ ®o GPS ®éng ®Ó ®o vÏ b¶n ®å ®Þa chÝnh c¬ së chØ ®ßi hái c¸c ®iÓm ®Þa chÝnh c¬ së ®Ó ®Æt c¸c tr¹m tÜnh, kh«ng cÇn ph¸t triÓn t¨ng dµy c¸c ®iÓm ®Þa chÝnh cÊp 1 vµ c¸c cÊp thÊp h¬n. 1.4. C¬ së d÷ liÖu b¶n ®å sè 1.4.1. Kh¸i niÖm b¶n ®å sè Tr−íc ®©y, b¶n ®å th−êng ®−îc vÏ b»ng tay trªn giÊy, c¸c th«ng tin ®−îc thÓ hiÖn nhê c¸c ®−êng nÐt, mµu s¾c, hÖ thèng ký hiÖu vµ c¸c ghi chó. H×nh 4: B¶n ®å m« h×nh lËp thÓ Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh ®iÖn tö, tin häc, sù ph¸t triÓn cña phÇn cøng lÉn phÇn mÒm m¸y tÝnh, c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c, ghi tù ®éng, c¸c lo¹i m¸y in, m¸y vÏ cã chÊt l−îng cao kh«ng ngõng ®−îc hoµn thiÖn. C«ng nghÖ th«ng tin thùc sù ®· th©m nhËp vµo mäi lÜnh vùc ®êi sèng x· héi, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc qu¶n lý nguån tµi nguyªn thiªn nhiªn ®Êt ®ai. Sù ra ®êi cña hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý (GIS) vµ hÖ thèng th«ng tin ®Êt ®ai (LIS) ®· t¹o mét b−íc ngoÆt chuyÓn tõ ph−¬ng thøc qu¶n lý thñ c«ng tr−íc ®©y sang mét ph−¬ng thøc míi, qu¶n lý, xö lý d÷ liÖu trªn m¸y tÝnh. B¶n ®å lµ mét thµnh phÇn quan träng, lµ mét trong hai d¹ng d÷ liÖu c¬ b¶n cña mét hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý. C¸c ®èi t−îng ®Þa lý ®−îc thÓ hiÖn trªn b¶n ®å dùa trªn m« h×nh to¸n häc trong kh«ng gian 2 chiÒu hoÆc 3 chiÒu. B¶n ®å sè cã thÓ ®−îc hiÓu nh− lµ mét tËp hîp cã tæ chøc c¸c d÷ liÖu b¶n ®å ®−îc l−u tr÷, xö lý, hiÓn thÞ, thÓ hiÖn h×nh ¶nh b¶n ®å trªn m¸y tÝnh. B¶n ®å sè ®−îc l−u tr÷ b»ng c¸c File d÷ liÖu l−u trong bé nhí m¸y tÝnh, cã thÓ thÓ hiÖn h×nh ¶nh b¶n ®å gièng nh− b¶n ®å truyÒn thèng trªn mµn h×nh m¸y tÝnh, cã thÓ th«ng qua c¸c thiÕt bÞ m¸y in, m¸y vÏ ®Ó in ra giÊy nh− b¶n ®å th«ng th−êng. Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 15 ThS. TrÇn Quèc Vinh H×nh 5: M¸y in b¶n ®å khæ A0 (HP DesignJet 750C Plus cña h∙ng Hewlett Packard) 1.4.2. C¸c lo¹i d÷ liÖu vµ m« h×nh c¬ b¶n cña b¶n ®å sè - C¬ së d÷ liÖu b¶n ®å ®−îc h×nh thµnh tõ bèn d¹ng d÷ liÖu c¬ b¶n: d¹ng ®iÓm, d¹ng ®−êng, d¹ng vïng vµ d¹ng chó gi¶i, chó thÝch + Sè liÖu d¹ng ®iÓm (point, cell, symbol): lµ d¹ng sè liÖu ®¬n gi¶n nhÊt. Chóng lµ nh÷ng ®èi t−îng v« h−íng chØ cã vÞ trÝ trong kh«ng gian, kh«ng cã chiÒu dµi. + Sè liÖu d¹ng ®−êng (Line, Arc, polyline): §−êng (bao gåm c¶ c¸c cung) lµ c¸c ®èi t−îng hai chiÒu, chóng kh«ng nh÷ng cã vÞ trÝ trong kh«ng gian mµ cßn cã c¶ ®é dµi. + Sè liÖu d¹ng vïng (Polygon, area): Vïng lµ c¸c ®èi t−îng hai chiÒu, chóng kh«ng nh÷ng cã vÞ trÝ, ®é dµi trong kh«ng gian mµ cßn cã c¶ ®é réng (Nãi c¸ch kh¸c, chóng cã diÖn tÝch). + Sè liÖu d¹ng chó thÝch, m« t¶ (Annotation, Text) - C¸c lo¹i d÷ liÖu trªn ®−îc l−u tr÷ trong hai m« h×nh d÷ liÖu kh«ng gian c¬ b¶n lµ m« h×nh vector vµ m« h×nh raster. + M« h×nh Vector: Trong m« h×nh Vector vÞ trÝ cña c¸c ®iÓm, ®−êng, ®a gi¸c ®Òu ®−îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c. VÞ trÝ cña mçi ®èi t−îng ®−îc ®Þnh nghÜa bëi mét cÆp täa ®é (X,Y) hoÆc lµ mét chuçi c¸c cÆp täa ®é. Mét ®iÓm ®−îc x¸c ®Þnh b»ng mét cÆp täa ®é. Mét ®−êng thùc chÊt lµ tËp hîp cña c¸c ®iÓm ®−îc x¸c ®Þnh b»ng chuçi c¸c cÆp täa ®é. Mét vïng thùc chÊt lµ tËp hîp cña c¸c ®−êng vµ khÐp kÝn do ®ã ®−îc x¸c ®Þnh b»ng chuçi c¸c cÆp täa ®é nh−ng cÆp täa ®é ®Çu vµ cuèi lµ trïng nhau. + M« h×nh Raster: M« h×nh Raster lµ ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt ®Ó l−u tr÷ c¸c sè liÖu kh«ng gian. Trong d¹ng m« h×nh nµy, c¸c sè liÖu kh«ng gian ®−îc tæ chøc thµnh c¸c Pixel. Mçi mét ®iÓm ®−îc m« t¶ b»ng mét Pixel. Mçi ®−êng ®−îc m« t¶ bëi chuçi c¸c pixel. CÊu tróc Raster Ýt Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 16 ThS. TrÇn Quèc Vinh phï hîp cho viÖc biÓu diÔn c¸c ®−êng v× th−êng lµm xuÊt hiÖn sù gÊp khóc cho c¸c ®−êng. Mét ®a gi¸c ®−îc biÓu diÔn b»ng mét nhãm c¸c pixel. M« h×nh Raster M« h×nh Vector H×nh 6: M« h×nh vector vµ m« h×nh raster 1.4.3. §Æc ®iÓm b¶n ®å sè B¶n ®å sè cã mét sè c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Mçi b¶n ®å sè cã mét c¬ së to¸n häc b¶n ®å nhÊt ®Þnh nh− hÖ quy chiÕu, hÖ to¹ ®é... C¸c ®èi t−îng b¶n ®å ®−îc thÓ hiÖn thèng nhÊt trong c¬ së to¸n häc nµy. - Néi dung, møc ®é chi tiÕt th«ng tin, ®é chÝnh x¸c cña b¶n ®å sè ®¸p øng ®−îc hoµn toµn c¸c yªu cÇu nh− b¶n ®å trªn giÊy th«ng th−êng, nh−ng h×nh thøc ®Ñp h¬n. B¶n ®å sè kh«ng cã tû lÖ nh− b¶n ®å th«ng th−êng. KÝch th−íc, diÖn tÝch c¸c ®èi t−îng trªn b¶n ®å sè ®óng b»ng kÝch th−íc c¸c ®èi t−îng ngoµi thùc ®Þa. - Khi thµnh lËp b¶n ®å sè, c¸c c«ng ®o¹n thu thËp d÷ liÖu, xö lý d÷ liÖu ®ßi hái kü thuËt vµ tay nghÒ cao, tu©n theo c¸c quy ®Þnh chÆt chÏ vÒ ph©n líp ®èi t−îng, cÊu tróc d÷ liÖu, tæ chøc d÷ liÖu.... NÕu thµnh lËp b¶n ®å ®Þa chÝnh sè th× gi÷ nguyªn ®−îc ®é chÝnh x¸c cña sè liÖu ®o ®¹c, kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña sai sè ®å ho¹. - Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ ®Þa h×nh võa kh¸i qu¸t, võa tØ mØ - H¹n chÕ l−u tr÷ b¶n ®å b»ng giÊy. V× vËy chÊt l−îng b¶n ®å kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi chÊt liÖu l−u tr÷. NÕu nh©n b¶n nhiÒu th× gi¸ thµnh b¶n ®å sè rÎ h¬n. - ChØnh lý, t¸i b¶n dÔ dµng, nhanh chãng, tiÕt kiÖm. - B¶n ®å sè cã tÝnh linh ho¹t h¬n h¼n b¶n ®å giÊy th«ng th−êng, cã thÓ dÔ dµng thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc nh−: + C¸c phÐp ®o tÝnh kho¶ng c¸ch, diÖn tÝch, chu vi... + X©y dùng c¸c b¶n ®å theo yªu cÇu ng−êi sö dông. + Ph©n tÝch, xö lý th«ng tin ®Ó t¹o ra c¸c b¶n ®å chuyªn ®Ò rÊt khã thùc hiÖn b»ng tay nh−: b¶n ®å 3 chiÒu, néi suy ®−êng b×nh ®é thµnh lËp b¶n ®å ®é dèc, chång ghÐp b¶n ®å... + In b¶n ®å ra nhiÒu tû lÖ kh¸c nhau theo yªu cÇu. + T×m kiÕm th«ng tin, xem th«ng tin theo yªu cÇu. Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 17 ThS. TrÇn Quèc Vinh + øng dông c«ng nghÖ ®a ph−¬ng tiÖn, liªn kÕt d÷ liÖu th«ng qua hÖ thèng m¹ng côc bé, diÖn réng, toµn cÇu. + øng dông c«ng nghÖ m« pháng. 1.4.4. Tæ chøc d÷ liÖu b¶n ®å C¸c ®èi t−îng cña b¶n ®å sè ®−îc tæ chøc ph©n thµnh c¸c líp th«ng tin (layer, level,...). Ph©n líp th«ng tin lµ sù ph©n lo¹i logic c¸c ®èi t−îng cña b¶n ®å sè dùa trªn c¸c tÝnh chÊt, thuéc tÝnh cña c¸c ®èi t−îng b¶n ®å. C¸c ®èi t−îng b¶n ®å ®−îc ph©n lo¹i trong cïng mét líp lµ c¸c ®èi t−îng cã chung mét sè tÝnh chÊt nµo ®ã. C¸c tÝnh chÊt nµy lµ c¸c tÝnh chÊt cã tÝnh ®Æc tr−ng cho c¸c ®èi t−îng. ViÖc ph©n líp th«ng tin ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn nhËn biÕt c¸c lo¹i ®èi t−îng trong b¶n ®å sè. Mçi b¶n ®å cã tèi ®a 64 líp kh¸c nhau ®−îc ®¸nh sè tõ 0 ®Õn 63 hoÆc ®−îc ®Æt tªn riªng. C¸c líp trong b¶n ®å cã cïng mét hÖ to¹ ®é, cïng tû lÖ, cïng hÖ sè thu phãng. Líp lµ mét thµnh phÇn cña b¶n vÏ, cã thÓ bËt (on) hoÆc t¾t (off) trªn mµn h×nh. Khi tÊt c¶ c¸c líp ®−îc bËt, ta cã mét b¶n ®å hoµn chØnh. Trong mét líp th«ng tin, c¸c ®èi t−îng chØ thuéc vµo mét lo¹i ®èi t−îng h×nh häc duy nhÊt: ®iÓm (point, cell, symbol), ®−êng (arc,line,polyline), vïng (polygon,region), hoÆc chó gi¶i, chó thÝch (annotation, text). C¸c ®èi t−îng trong b¶n ®å cã c¸c thuéc tÝnh: vÞ trÝ (location); líp (level, layer); mµu s¾c (color); kiÓu ®−êng nÐt (line style); lùc nÐt (line weight). 1.4.5. XuÊt nhËp d÷ liÖu b¶n ®å sè Kh¶ n¨ng xuÊt nhËp d÷ liÖu b¶n ®å sè phô thuéc vµo format d÷ liÖu (kh«n d¹ng d÷ liÖu cña file b¶n ®å). Forrmat d÷ liÖu lµ yÕu tè ®Æc biÖt quan träng trong viÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c ng−êi dïng kh¸c nhau trong cïng hÖ thèng vµ gi÷a c¸c hÖ thèng víi nhau. Format d÷ liÖu dïng ®Ó trao ®æi, ph©n phèi th«ng tin cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: - Format ph¶i cã kh¶ n¨ng biÓu diÔn ®Çy ®ñ c¸c lo¹i ®èi t−îng. - Format ®· ®−îc c«ng bè c«ng khai (cã tÝnh më). Th«ng th−êng, d÷ liÖu b¶n ®å cña c¸c phÇn mÒm kh¸c nhau giao diÖn víi nhau th«ng qua mét format trung gian. HiÖn nay ë n−íc ta sö dông c¸c chuÈn format th«ng dông sau: - ChuÈn format d÷ liÖu cña ViÖn Nghiªn cøu c¸c hÖ thèng vÒ m«i tr−êng Mü (Environmental Systems Research Institute ESRI USA). ESRI lµ h·ng x©y dùng phÇn mÒm ARC/INFO, ARCVIEW vµ lµ mét trong nh÷ng h·ng dÉn ®Çu vÒ c«ng nghÖ GIS. - ChuÈn format d÷ liÖu cña h·ng Integraph. Integraph lµ mét trong nh÷ng h·ng dÇn dÇu thÕ giíi vÒ c¸c phÇn mÒm ¶nh sè vµ c«ng nghÖ GIS. ChuÈn cña Integraph lµ Standard Interchange Format SIF. Format nµy ®−îc ph¸t triÓn ®Ó trao ®æi d÷ liÖu gi÷a Intergaph vµ c¸c hÖ thèng kh¸c. Ngoµi chuÈn SIF, format DGN còng trë thµnh mét trong nh÷ng chuÈn phæ biÕn ®Ó trao ®èi d÷ liÖu hiÖn nay. Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 18 ThS. TrÇn Quèc Vinh - ChuÈn format d÷ liÖu cña h·ng AutoDesk Mü. AutoDesk lµ h·ng x©y dùng phÇn mÒm AutoCAD rÊt phæ dông hiÖn nay. Format d÷ liÖu DXF cña AutoDesk lu«n lµ format trao ®æi cña phÇn lín c¸c hÖ thèng GIS hiÖn nay trªn thÕ giíi. - ChuÈn format d÷ liÖu cña h·ng MAPINFO, USA. Format Mapinfo Interchange Format cña MAPINFO lµ file ASCII, m« t¶ c¸c ®èi t−îng d−íi theo m« h×nh SPAGHETTI, cho phÐp l−u d÷ liÖu ®å ho¹ (trong file MIF) vµ d÷ liÖu thuéc tÝnh (MID). 1.5. C¸c ph−¬ng ph¸p thµnh lËp b¶n ®å sè C¸c nguån d÷ liÖu ®Ó thµnh lËp b¶n ®å sè bao gåm: - Sè liÖu ®o ®¹c mÆt ®Êt (b»ng c¸c lo¹i m¸y toµn ®¹c, toµn ®¹c ®iÖn tö, GPS ...). KÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh ®o ®¹c ®−îc ghi trong sæ ®o hoÆc l−u tr÷ trong c¸c bé nhí (trong hoÆc ngoµi) cña m¸y. Sè liÖu ®o ®¹c th−êng lµ c¸c cÆp to¹ ®é (X,Y,Z) cña c¸c ®iÓm ®o hoÆc c¸c gi¸ trÞ ®o gãc, kho¶ng c¸ch tõ tr¹m m¸y ®Õn ®iÓm ®o vµ ®é cao ®iÓm ®o. - C¸c lo¹i b¶n ®å trªn giÊy, diamat, phim ¶nh ... cã s½n (b¶n ®å cã s½n). §Ó thµnh lËp, qu¶n lý b¶n ®å sè, d÷ liÖu tõ c¸c lo¹i b¶n ®å cã s½n lµ mét nguån d÷ liÖu quan träng vµ rÎ tiÒn nhÊt, chóng ta sö dông ph−¬ng ph¸p sè hãa b¶n ®å ®Ó chuyÓn b¶n ®å vµo m¸y tÝnh. Tuy nhiªn, ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cho b¶n ®å sè, c¸c lo¹i b¶n ®å nãi trªn ph¶i ®¶m b¶o mét sè yªu cÇu nh−: b¶n ®å ph¶i râ rµng, kh«ng nhµu n¸t, kh«ng can vÏ hoÆc photocopy l¹i nhiÒu lÇn... - ¶nh hµng kh«ng vµ ¶nh vÖ tinh. HiÖn nay ph−¬ng ph¸p sö dông ¶nh hµng kh«ng, vÖ tinh ®ang ®−îc nghiªn cøu, sö dông trong c«ng t¸c thµnh lËp b¶n ®å vµ ph©n tÝch kh«ng gian. Sè liÖu tõ ¶nh hµng kh«ng, vÖ tinh ph¶n ¸nh trung thùc bÒ mÆt cña khu vùc bay chôp t¹i thêi ®iÓm chôp ¶nh. Tuy nhiªn, tû lÖ cña b¶n ®å thµnh lËp ph¶i phï hîp víi tû lÖ chôp ¶nh vµ ®é ph©n gi¶i ¶nh. Ph−¬ng ph¸p nµy rÊt cã hiÖu qu¶ ®èi víi viÖc thµnh lËp b¶n ®å tû lÖ võa vµ nhá. C¨n cø vµo nguån sè liÖu thu thËp ®−îc, ta cã c¸c ph−¬ng ph¸p thµnh lËp b¶n ®å sè nh− sau: 1.5.1. Thµnh lËp b¶n ®å sè tõ sè liÖu ®o ®¹c - Sè liÖu ®o ®¹c ®−îc l−u tr÷ trong bé nhí cña m¸y. C¸c sè liÖu nµy ®−îc truyÒn vµo m¸y tÝnh th«ng qua c¸c phÇn mÒm chuyªn dông (phÇn mÒm SDR, FAMIS, ITR...). Sau ®ã, nhê c¸c chøc n¨ng cña cña phÇn mÒm, c¸c ®iÓm ®o ®−îc hiÓn thÞ lªn mµn h×nh m¸y tÝnh. C¨n cø vµo s¬ ®å nèi, chóng ta cã thÓ thµnh lËp ®−îc b¶n ®å b»ng ph−¬ng ph¸p nèi b»ng tay hoÆc nèi tù ®éng. - Sè liÖu ®o ®¹c ®−îc ghi sæ theo ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng. §Çu tiªn, sè liÖu ®o ®¹c ®−îc nhËp vµo m¸y tÝnh b»ng tay d−íi d¹ng c¸c file sè liÖu l−u tr÷ ®iÓm ®o. CÊu tróc file d÷ liÖu l−u tr÷ ®iÓm ®o phô thuéc vµo phÇn mÒm sö dông. Sau ®ã, ph−¬ng ph¸p thµnh lËp b¶n ®å hoµn toµn t−¬ng tù nh− ph−¬ng ph¸p trªn. 19 Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông ThS. TrÇn Quèc Vinh - Sè liÖu tõ GPS. §Ó nhËn lo¹i d÷ liÖu nµy chóng ta sö dông c¸c phÇn mÒm chuyªn dông nhËp d÷ liÖu tõ GPS, c¸c phÇn mÒm nµy cã thÓ lµ Mapinfo, Mapsource... D÷ liÖu tõ GPS sau khi truyÒn vµo m¸y tÝnh th−êng lµ c¸c cÆp to¹ ®é. Sö dông c¸c phÇn mÒm chuyªn dông lËp b¶n ®å hoÆc c¸c phÇn mÒm GIS ®Ó thµnh lËp b¶n ®å sè nh−: Famis, Mapinfo, Arcview... 1.5.2. Sè hãa b¶n ®å §èi víi nguån d÷ liÖu b¶n ®å cã s½n, dïng ph−¬ng ph¸p sè ho¸ b¶n ®å ®Ó x©y dùng c¬ së d÷ liÖu b¶n ®å. Tr−íc khi sè ho¸ b¶n ®å th× ph¶i cã mét sù chuyÓn ®æi gi÷a täa ®é cña c¸c ®èi t−îng trªn b¶n ®å víi täa ®é cña m¸y tÝnh. Sù chuyÓn ®æi nµy ®−îc thùc hiÖn th«ng qua hÖ thèng c¸c ®iÓm kiÓm so¸t. Th«ng th−êng chóng ta th−êng dïng 5 ®iÓm kiÓm so¸t, 4 ®iÓm ë 4 gãc khung trong tê b¶n ®å, ®iÓm thø 5 ë gi÷a dïng ®Ó kiÓm tra sai sè. §èi víi mçi ®iÓm kiÓm so¸t nµy ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc chÝnh x¸c täa ®é cña nã, vµ nhËp vµo m¸y th«ng qua bµn phÝm. B»ng c¸ch so s¸nh c¸c täa ®é nµy, ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh sÏ tÝnh to¸n ®−îc täa ®é thùc cho tÊt c¶ c¸c ®èi t−îng trªn b¶n ®å vµ nh− vËy cho phÐp chóng ta l−u tr÷ c¸c täa ®é thùc cu¶ chóng. Khi sè ho¸ b¶n ®å, t¹i vÞ trÝ cña c¸c ®−êng c¾t nhau chóng ta ph¶i t¹o cho nã mét ®iÓm nót ®Ó tr¸nh c¸c lçi x¶y ra trong qu¸ tr×nh sè ho¸. - Sè ho¸ b¶n ®å b»ng bµn sè ho¸ Digitizer (Tablet digitizer) Bµn sè ho¸ b¶n ®å Digitizer Chuét cña b¶n sè ho¸ Digitizer H×nh 7: Bµn sè hãa Digitizer Sè ho¸ b¶n ®å b»ng bµn sè ho¸ Digitizer lµ mét ph−¬ng ph¸p ®Ó nhËp b¶n ®å vµo m¸y tÝnh.Tê b¶n ®å cÇn sè ho¸ ®−îc ®Æt ¸p s¸t vµo bÒ mÆt cña bµn Digitizer, vµ con chuét dïng ®Ó can (sè ho¸) c¸c ®èi t−îng trªn b¶n ®å. Trong bµn sè th−êng dïng mét l−íi c¸c d©y mÞn g¾n chÆt vµo trong bµn. D©y th¼ng ®øng ghi täa ®é X vµ d©y n»m ngang sÏ ghi täa ®é Y cña bµn sè. Mét bµn sè th−êng cã mét h×nh ch÷ nhËt ë gi÷a gäi lµ vïng ho¹t ®éng vµ phÇn n»m ngoµi ranh giíi h×nh ch÷ nhËt gäi lµ vïng liÖt vµ c¸c täa ®é kh«ng ®−îc ghi ë vïng nµy. Gãc thÊp nhÊt bªn tr¸i cña vïng ho¹t ®éng cã täa ®é X=0 vµ Y=0. V× vËy b¶n ®å cÇn ph¶i ®−îc ®Æt trong vïng ho¹t ®éng cña bµn sè. Con chuét cña bµn sè th−êng cã 4 nót hoÆc 16 nót dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh cña bµn sè ho¸. Khi mét nót cña con chuét (th−êng lµ nót gãc cao tr¸i) ®−îc Ên th× mét dÊu hiÖu ®iÖn tõ ®−îc Bµi gi¶ng m«n häc Tin häcøng dông 20 ThS. TrÇn Quèc Vinh truyÒn ®Õn vÞ trÝ cña ch÷ thËp vµ c¶m øng xuèng bµn sè. VÞ trÝ nµy ®−îc cè ®Þnh b»ng mét cÆp d©y th¼ng ®øng vµ d©y n»m ngang. Nh− vËy mét cÆp täa ®é ë trong bµn sè ®−îc ghi nhËn vµ göi ®Õn m¸y tÝnh. ViÖc dïng bµn sè ho¸ yªu cÇu ng−êi sè ho¸ ph¶i cã kü n¨ng sè ho¸ cao, ®Ó cã thÓ tr¸nh c¸c lçi khi sè ho¸, ®em l¹i ®é chÝnh x¸c cho b¶n ®å. HiÖn nay, ph−¬ng ph¸p nµy th−êng Ýt ®−îc sö dông v× c¸c lý do: ®é chÝnh x¸c cña b¶n ®å kh«ng cao, kh«ng hiÖu qu¶ vÒ mÆt thêi gian, sÏ khã kh¨n khi sè ho¸ c¸c b¶n ®å phøc t¹p. B¶n ®å sau khi sè ho¸ sÏ lµ mét b¶n ®å ë d¹ng Vector. - Sè ho¸ trªn mµn h×nh (Headup digitizing) Dïng m¸y quÐt Scanner ®Ó quÐt b¶n ®å, phim ¶nh víi ®é ph©n gi¶i thÝch hîp (th−êng tõ 300 - 500 DPI). S¶n phÈm lµ mét ¶nh b¶n ®å d¹ng raster. Sö dông c¸c phÇn mÒm chuyªn dông sè ho¸ c¸c ®èi t−îng h×nh ¶nh b¶n ®å trªn mµn h×nh m¸y tÝnh. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông réng r·i v× nã cã c¸c −u ®iÓm sau: TËn dông ®−îc c¸c chøc n¨ng ®å ho¹ s½n cã cña phÇn mÒm nh− phãng to, thu nhá vµ mét sè chøc n¨ng hç trî cho qu¸ tr×nh sè ho¸ kh¸c; §é chÝnh x¸c b¶n ®å cao h¬n vµ tiÕt kiÖm ®¸ng kÓ thêi gian sè ho¸. §iÓn h×nh cña c¸c phÇn mÒm sè ho¸ b¸n tù ®éng b¶n ®å lµ hÖ thèng phÇn mÒm Mapping Office cña tËp ®oµn Intergraph. H×nh 8: M¸y quÐt b¶n ®å Scanner khæ A3 vµ khæ A0. HiÖn nay trªn thÞ tr−êng ViÖt Nam xuÊt hiÖn mét sè phÇn mÒm tù ®éng Vector ho¸. Tuy nhiªn hiÖn nay do gi¸ thµnh cßn t−¬ng ®èi cao vµ s¶n phÈm Vector ho¸ chÊt l−îng ch−a cao, phô thuéc nhiÒu vµo chÊt l−îng b¶n ®å gèc nªn c¸c phÇn mÒm nµy ch−a ®−îc sö dông réng r·i. V× thÕ ph−¬ng ph¸p chñ yÕu ®Ó sè ho¸ b¶n ®å vÉn lµ ph−¬ng ph¸p sè ho¸ b¸n tù ®éng. 1.5.3. Thµnh lËp b¶n ®å tõ ¶nh viÔn th¸m 1.5.3.1. Kh¸i niÖm viÔn th¸m ViÔn th¸m (Remote sensing) lµ kü thuËt quan s¸t vµ ghi nhËn ®èi t−îng mµ trªn thùc tÕ kh«ng cÇn ph¶i tiÕp xóc tíi ®èi t−îng. D÷ liÖu viÔn th¸m lµ lo¹i d÷ liÖu cã thÓ thu ®−îc vÒ mét diÖn réng hµng tr¨m ngµn kil«mÐt vu«ng trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n b»ng c¸c thiÕt bÞ kü thuËt ghi nhËn c¸c bøc x¹ hay ph¶n x¹ ë c¸c vïng phæ kh¸c nhau cña ®èi t−îng t¹o ra c¸c th«ng tin mµ kÕt qu¶ lµ h×nh ¶nh chÝnh ®èi t−îng ®ã. C¸c t− liÖu viÔn th¸m cã −u viÖt lµ nhanh, kÞp thêi, tÇm bao