Nghiên Cứu Công Nghệ Thành Lập Bản Đồ 3D Từ Viễn Thám Và GIS

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thành lập bản đồ 3d tỷ lệ lớn trên cơ sở kết hợp công nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý và bản đồ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Trần Cầu
• Trường học: Đại học quốc gia hà nội
• Chuyên ngành: Bản đồ
• Đề tài: Thành lập bản đồ 3D từ viễn thám và GIS
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. Bản đồ số và cấu trúc dữ liệu bản đồ số
• 1.2. Công nghệ Viễn thám, đặc điểm của tư liệu viễn thám, khả năng khai thác tư liệu viễn thám trong thành lập bản đồ 3D
• 1.3. Đặc điểm của công nghệ GIS, vai trò và chức năng của GIS thành lập bản đồ 3D
• 1.4. Khả năng và nguyên tắc kết hợp công nghệ Viễn thám và GIS để thành lập bản đồ 3D tỷ lệ lớn
• 1.5. Cơ sở khoa học của việc kết hợp giữa công nghệ Bản đồ, Viễn thám và GIS thành lập bản đồ 3D
• 1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 3D
• 2.1. Các phƣơng pháp xây dựng bản đồ 3D bằng tích hợp công nghệ bản đồ số, Viễn thám và GIS
• 2.1.1. Thành lập mô hình địa hình 3D từ ảnh máy bay
• 2.1.2. Thành lập mô hình địa hình 3D từ mô hình địa hình có sẵn
• 2.1.3. Thành lập mô hình địa hình 3D từ các nguồn ảnh viễn thám khác
• 2.2. Khả năng đáp ứng của tư liệu viễn thám thể hiện các đối tượng địa lý trên bản đồ 3D tỷ lệ lớn
• 2.3. Thu thập và xử lý thông tin, xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thông tin địa lý (GIS DataBase) phục vụ thành lập bản đồ 3D tỷ lệ lớn
• 2.4. Khả năng áp dụng của các phần mềm trong việc thành lập bản đồ 3D
• 2.4.1. Autocad Nova Point Virtual Mapper 1.5 Imagine Virtual GIS 8.5
• 2.5. Đề xuất phƣơng pháp xây dựng bản đồ 3D bằng tích hợp công nghệ Bản đồ số, Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BẢN ĐỒ SỐ, VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ 3D TỶ LỆ LỚN
• 3.1. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ 3D tỷ lệ lớn trên cơ sở kết hợp Viễn thám, GIS và công nghệ bản đồ số
• 3.2. Khả năng áp dụng phần mềm Multigen và ArcGIS trong việc thành lập bản đồ 3D
• 3.2.1. Đo đạc ngoại nghiệp, chụp ảnh, xác định độ cao, quay video
• 3.2.2. Thành lập bản đồ tỷ lệ lớn 1:500 - 1:2000 bằng máy toàn đạc điện tử (dạng file *.3)
• 3.2.3. Ảnh vệ tinh, ảnh hàng không
• 3.2.4. Xây dựng mô hình bằng phần mềm Multigen Creator
• 3.2.5. Kết quả đầu ra
• 3.3. Kết quả thực nghiệm thành lập bản đồ 3D tỷ lệ lớn
• 3.3.1. Tình hình tư liệu
• 3.3.2. Các bước tiến hành
• 3.3.3. Tạo mô hình độ cao DEM
• 3.4. Thể hiện các nhóm nội dung địa hình khu vực lên mô hình DEM
• 3.5. Phân tích và hiển thị mô hình địa hình 3D khu vực T82 - Sóc Sơn
• 3.6. Tương tác với dữ liệu
• 3.7. Nhận định chung và đánh giá kết quả thử nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Công Nghệ Thành Lập Bản Đồ 3D

Trong bối cảnh công nghệ phát triển vượt bậc, việc thành lập bản đồ 3D đã có những bước tiến đáng kể nhờ sự kết hợp của viễn thám, GIS và công nghệ bản đồ số. Bản đồ 3D không chỉ đơn thuần là hình ảnh trực quan mà còn là công cụ hỗ trợ đắc lực trong nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý tài nguyên, và giám sát môi trường. Sự ra đời của các công nghệ mới như LiDAR và Photogrammetry đã mở ra những phương pháp mới để thu thập và xử lý dữ liệu không gian, từ đó tạo ra những mô hình 3D chính xác và chi tiết. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc gia Hà Nội, việc kết hợp các công nghệ này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm bản đồ, mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. GIS đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp và phân tích dữ liệu viễn thám, tạo ra một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh. Viễn thám cung cấp nguồn dữ liệu đầu vào quan trọng, cho phép thu thập thông tin về địa hình và địa vật một cách nhanh chóng và hiệu quả.

1.1. Định Nghĩa và Đặc Điểm Của Bản Đồ 3D

Bản đồ 3D là mô hình số thể hiện các đối tượng nghiên cứu (địa hình, địa vật) trong hệ quy chiếu không gian với mức độ ký hiệu hóa và khái quát hóa khác nhau tùy theo mục đích sử dụng, được thể hiện đầy đủ cả 3 chiều x, y, h của đối tượng theo đặc trưng không gian của chúng. Bản đồ 3D khác biệt so với bản đồ truyền thống ở khả năng hiển thị thông tin một cách trực quan và sinh động hơn, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và phân tích các đặc điểm địa hình. Độ chính xác hình học và độ chi tiết của dữ liệu ban đầu là yếu tố then chốt quyết định chất lượng của bản đồ 3D.

1.2. Vai Trò Của Viễn Thám Trong Thành Lập Bản Đồ 3D

Viễn thám cung cấp nguồn dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc thành lập bản đồ 3D, cho phép thu thập thông tin về địa hình và địa vật một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các công nghệ viễn thám như LiDAR và Photogrammetry cho phép tạo ra mô hình địa hình số (DEM) và mô hình bề mặt số (DSM) với độ chính xác cao. Ảnh viễn thám được xử lý và phân tích để trích xuất thông tin về địa hình, thảm thực vật, và các đối tượng địa lý khác.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Công Nghệ Thành Lập Bản Đồ

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc thành lập bản đồ 3D từ viễn thám và GIS vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo độ chính xác của bản đồ 3D, đặc biệt là trong các khu vực có địa hình phức tạp. Việc xử lý và tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau cũng đòi hỏi kỹ năng và kiến thức chuyên môn cao. Ngoài ra, chi phí đầu tư cho các công nghệ viễn thám và GIS có thể là một rào cản đối với nhiều tổ chức và doanh nghiệp. Theo một nghiên cứu gần đây, việc tự động hóa quy trình thành lập bản đồ 3D vẫn còn nhiều hạn chế, đòi hỏi sự can thiệp của con người trong nhiều giai đoạn. Xử lý ảnh viễn thám và phân tích không gian là những công đoạn phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các thuật toán và phương pháp xử lý dữ liệu.

2.1. Vấn Đề Về Độ Chính Xác Của Dữ Liệu Viễn Thám

Độ chính xác của dữ liệu viễn thám là yếu tố then chốt quyết định chất lượng của bản đồ 3D. Các yếu tố như điều kiện thời tiết, góc chụp, và loại cảm biến có thể ảnh hưởng đến độ chính xác hình học của ảnh viễn thám. Việc hiệu chỉnh và kiểm tra độ chính xác của dữ liệu viễn thám là một quá trình phức tạp và tốn thời gian.

2.2. Khó Khăn Trong Tích Hợp Dữ Liệu Viễn Thám và GIS

Việc tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS đòi hỏi sự tương thích về định dạng dữ liệu, hệ tọa độ, và độ phân giải không gian. Các phần mềm GIS cần có khả năng xử lý và phân tích dữ liệu viễn thám một cách hiệu quả. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu không gian tích hợp là một thách thức lớn, đòi hỏi sự phối hợp giữa các chuyên gia viễn thám và GIS.

III. Phương Pháp Thành Lập Bản Đồ 3D Từ Ảnh Viễn Thám Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp để thành lập bản đồ 3D từ ảnh viễn thám, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Một trong những phương pháp phổ biến nhất là sử dụng công nghệ Photogrammetry, cho phép tạo ra mô hình 3D từ các ảnh chụp từ nhiều góc độ khác nhau. Công nghệ LiDAR cũng được sử dụng rộng rãi để thu thập dữ liệu độ cao với độ chính xác cao. Việc kết hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như ảnh viễn thám, dữ liệu GPS, và dữ liệu khảo sát mặt đất, có thể cải thiện độ chính xác của bản đồ 3D. Xử lý ảnh viễn thám là một bước quan trọng trong quy trình thành lập bản đồ 3D, bao gồm các công đoạn như hiệu chỉnh hình học, hiệu chỉnh bức xạ, và phân loại ảnh.

3.1. Sử Dụng Công Nghệ Photogrammetry Để Tạo Mô Hình 3D

Công nghệ Photogrammetry cho phép tạo ra mô hình 3D từ các ảnh chụp từ nhiều góc độ khác nhau. Quá trình này bao gồm việc xác định các điểm tương đồng trên các ảnh, tính toán vị trí và hướng của máy ảnh, và tạo ra mô hình 3D bằng cách sử dụng các thuật toán phân tích không gian. Độ chính xác của mô hình 3D phụ thuộc vào chất lượng của ảnh và độ chính xác của các thông số máy ảnh.

3.2. Ứng Dụng Công Nghệ LiDAR Trong Thành Lập Bản Đồ 3D

Công nghệ LiDAR sử dụng tia laser để đo khoảng cách đến bề mặt Trái Đất, cho phép thu thập dữ liệu độ cao với độ chính xác cao. Dữ liệu LiDAR có thể được sử dụng để tạo ra mô hình địa hình số (DEM) và mô hình bề mặt số (DSM). LiDAR đặc biệt hữu ích trong việc thu thập dữ liệu ở các khu vực có thảm thực vật dày đặc, nơi mà các phương pháp viễn thám khác gặp khó khăn.

IV. Ứng Dụng GIS Trong Xây Dựng Bản Đồ 3D Từ Viễn Thám

GIS đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp, phân tích, và hiển thị dữ liệu từ viễn thám để tạo ra bản đồ 3D. Phần mềm GIS cung cấp các công cụ để quản lý cơ sở dữ liệu không gian, thực hiện các phép phân tích không gian, và tạo ra các bản đồ trực quan. Ứng dụng GIS trong thành lập bản đồ 3D bao gồm việc tạo ra các lớp thông tin địa lý, chồng ghép các lớp thông tin, và thực hiện các phép phân tích không gian để trích xuất thông tin hữu ích. WebGIS cho phép chia sẻ bản đồ 3D trực tuyến, giúp người dùng dễ dàng truy cập và sử dụng dữ liệu.

4.1. Tích Hợp Dữ Liệu Viễn Thám Vào Hệ Thống GIS

Việc tích hợp dữ liệu viễn thám vào hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép kết hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, tạo ra một cái nhìn toàn diện về khu vực nghiên cứu. Dữ liệu viễn thám có thể được sử dụng để cập nhật và bổ sung thông tin cho cơ sở dữ liệu GIS. Việc tích hợp dữ liệu đòi hỏi sự tương thích về định dạng dữ liệu, hệ tọa độ, và độ phân giải không gian.

4.2. Phân Tích Không Gian Với Dữ Liệu Viễn Thám Trong GIS

Phân tích không gian trong GIS cho phép trích xuất thông tin hữu ích từ dữ liệu viễn thám, chẳng hạn như xác định các khu vực có nguy cơ sạt lở đất, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, và quy hoạch sử dụng đất. Các công cụ phân tích không gian trong GIS bao gồm các phép toán chồng lớp, phép toán vùng đệm, và phép toán thống kê.

V. Ứng Dụng Thực Tế Của Bản Đồ 3D Từ Viễn Thám Và GIS

Bản đồ 3D được thành lập từ viễn thám và GIS có nhiều ứng dụng thực tế trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong quy hoạch đô thị, bản đồ 3D có thể được sử dụng để mô phỏng các kịch bản phát triển khác nhau, đánh giá tác động của các dự án xây dựng, và cải thiện khả năng quản lý đô thị. Trong quản lý tài nguyên, bản đồ 3D có thể được sử dụng để giám sát rừng, đánh giá trữ lượng khoáng sản, và quản lý nguồn nước. Trong giám sát môi trường, bản đồ 3D có thể được sử dụng để theo dõi biến đổi khí hậu, đánh giá tác động của ô nhiễm, và quản lý rủi ro thiên tai. Ứng dụng bản đồ 3D ngày càng trở nên phổ biến và quan trọng trong bối cảnh phát triển bền vững.

5.1. Bản Đồ 3D Trong Quy Hoạch Đô Thị và Xây Dựng

Bản đồ 3D cung cấp một cái nhìn trực quan về không gian đô thị, giúp các nhà quy hoạch và kiến trúc sư đưa ra các quyết định sáng suốt hơn. Bản đồ 3D có thể được sử dụng để mô phỏng các dự án xây dựng, đánh giá tác động của các dự án đến môi trường xung quanh, và cải thiện khả năng quản lý đô thị. Công trình xây dựng có thể được mô phỏng và tích hợp vào bản đồ 3D để đánh giá tác động đến cảnh quan và môi trường.

5.2. Ứng Dụng Bản Đồ 3D Trong Quản Lý Tài Nguyên Thiên Nhiên

Bản đồ 3D có thể được sử dụng để giám sát rừng, đánh giá trữ lượng khoáng sản, và quản lý nguồn nước. Dữ liệu viễn thám có thể được sử dụng để theo dõi sự thay đổi của thảm thực vật, phát hiện các khu vực khai thác khoáng sản trái phép, và đánh giá chất lượng nước. Quản lý tài nguyên hiệu quả hơn nhờ vào khả năng trực quan hóa và phân tích dữ liệu không gian.

VI. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Thành Lập Bản Đồ 3D

Công nghệ thành lập bản đồ 3D từ viễn thám và GIS đang phát triển nhanh chóng, với nhiều xu hướng mới nổi lên. Một trong những xu hướng quan trọng nhất là sự phát triển của công nghệ LiDAR và Photogrammetry, cho phép thu thập dữ liệu độ cao với độ chính xác cao hơn và chi phí thấp hơn. Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) cũng đang được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý ảnh viễn thám và phân tích không gian. Cloud GIS và Mobile GIS cho phép truy cập và sử dụng bản đồ 3D mọi lúc mọi nơi. Xu hướng phát triển GIS tập trung vào việc tự động hóa quy trình thành lập bản đồ 3D, cải thiện độ chính xác của dữ liệu, và mở rộng phạm vi ứng dụng.

6.1. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo Trong Xử Lý Ảnh Viễn Thám

Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) đang được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý ảnh viễn thám, cho phép tự động hóa các công đoạn như phân loại ảnh, trích xuất đối tượng, và phát hiện thay đổi. AI có thể giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả của quy trình xử lý ảnh viễn thám. Deep learning là một lĩnh vực con của học máy đang được sử dụng để giải quyết các bài toán phức tạp trong viễn thám.

6.2. Cloud GIS và Mobile GIS Truy Cập Bản Đồ 3D Mọi Lúc Mọi Nơi

Cloud GIS và Mobile GIS cho phép truy cập và sử dụng bản đồ 3D mọi lúc mọi nơi, thông qua các thiết bị di động và trình duyệt web. Cloud GIS cung cấp một nền tảng để lưu trữ, quản lý, và chia sẻ dữ liệu không gian. Mobile GIS cho phép người dùng thu thập dữ liệu trên thực địa và truy cập bản đồ 3D trên các thiết bị di động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu. Chương 2: Đặc điểm thành lập bản đồ 3D. Chương 3: Ứng dụng công nghệ viễn thám, Hệ thông tin địa lý và bản đồ số, thành lập bản đồ 3D tỷ lệ lớn. 10 z Ch-¬ng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.

BẢN ĐỒ SỐ VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU BẢN ĐỒ SỐ 7,12 1.1 Khái niệm Bản đồ số là hệ thống các thông tin về yếu tố địa hình, các đối tượng, hiện tượng địa lý được mã hoá và lưu ở dạng số (toạ độ x, y, độ cao h, và các số liệu thuộc tính), trên các phương tiện kĩ thuật số mà máy tính có thể đọc được (băng từ, đĩa từ, đĩa CD, đĩa cứng, các thiết bị lưu trữ giao tiếp bằng cổng USB…). Ta chỉ có thể nhìn thấy hình ảnh của nó (dạng tương tự) khi nó được in ra trên giấy, hay thể hiện trên trên các phương tiện hiển thị khác nhau như màn hình máy tính, mạng máy tính… khi in ra giấy (hoặc vật liệu phẳng), ta được bản đồ truyền thống; khi hiện trên màn hình máy tính thì gọi là bản đồ điện tử (hoặc bản đồ màn hình). Để sử dụng và làm việc với bản đồ số, phải có máy tính điện tử và các thiết bị liên quan, có các phần mềm (chương trình) máy tính và phần mềm bản đồ chuyên dụng. Mức độ đầy đủ thông tin về nội dung và độ chính xác các yếu tố trong bản đồ số hoàn toàn giống như bản đồ truyền thống, chúng phải đáp ứng được các yêu cầu và tiêu chuẩn bản đồ.

Một số nhà khoa học trên thế giới đã định nghĩa bản đồ số như sau: - Stepanovich: “Bản đồ số là một tập hợp có tổ chức các dữ liệu bản đồ trên các thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính điện tử, và được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ” [7]. Berliant: “Bản đồ số là mô hình số của bản đồ địa hình, bản đồ chuyên đề, bản đồ chuyên môn, được thể hiện ở dạng số với toạ độ mặt phẳng x,y, độ cao h, và các số liệu thuộc tính được mã hoá. Bản đồ số được thành lập trong phép chiếu bản đồ, hệ thống ký hiệu quy ước đối với bản đồ cùng kiểu đã biết, có tính đến tổng quát hoá và các yêu cầu về độ chính xác”. Bản đồ 3D: Có một số nhà bản đồ học đã nêu định nghĩa bản đồ 3D, tuy nhiên mỗi định nghĩa đều mang tính chất tham khảo, ví dụ: “Bản đồ 3D là bản đồ số 11 z trong đó các đối tượng nghiên cứu (địa hình, địa vật) được thể hiện bằng dữ liệu không gian, gắn thuộc tính và hiển thị trong môi trường không gian 3 chiều của các phần mềm GIS với chiều cao của đối tượng ở các mức độ ký hiệu hóa và khái quát hóa khác nhau tùy theo mục đích sử dụng”.

Một định nghĩa khác, nghiêng về mô tả sản phẩm: “Bản đồ 3D là bản đồ 2D trong đó thuộc tính về độ cao được gắn vào đường viền chân nhà, các khối nhà được thể hiện bằng độ cao này hoặc được chi tiết hóa với mái và ảnh bề mặt. Bản đồ còn hiển thị các đối tượng, thiết bị đường phố như: biển và đèn báo giao thông, cây, hàng rào. và đặc biệt là các đối tượng mang tính chất mốc định hướng trong khu vực”. Tuy nhiên, theo nhận thức của tác giả thì có thể hiểu khái niệm bản đồ 3D như sau: Bản đồ 3D, trước hết phải là bản đồ, phải thỏa mãn đầy đủ các đặc trưng bản chất của bản đồ; mặt khác, bản đồ 3D là mô hình số thể hiện các đối tượng nghiên cứu (địa hình, địa vật) trong hệ quy chiếu không gian với mức độ ký hiệu hóa và khái quát hóa khác nhau tùy theo mục đích sử dụng, được thể hiện đầy đủ cả 3 chiều x, y, h của đối tượng theo đặc trưng không gian của chúng.

Đặc điểm chính Bản đồ số trước hết là bản đồ, có đầy đủ các đặc điểm đặc trưng của bản đồ truyền thống, như: - Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ của một phần hay toàn bộ bề mặt Trái đất, trên cơ sở toán học xác định, bao gồm: tỷ lệ, phép chiếu, bố cục bản đồ và sai số biến dạng của bản đồ tùy theo phép chiếu được lựa chọn. - Các đối tượng và hiện tượng (nội dung bản đồ) được biểu thị theo một phương pháp lựa chọn và khái quát nhất định (tổng quát hoá bản đồ). - Các đối tượng và hiện tượng được biểu thị bằng ngôn ngữ bản đồ. Đó là hệ thống ký hiệu qui ước và những nguyên tắc, những quy định về ngữ nghĩa, cú pháp, ngữ pháp, ngữ dụng của hệ thống kí hiệu quy ước đó và những nguyên tắc phối hợp sử dụng chúng để thể hiện nội dung bản đồ.

Ngoài ra, bản đồ số còn có một số đặc điểm riêng như: - Mọi thông tin của bản đồ số được ghi ở dạng số (mã nhị phân - binary). 12 z - Thông tin của bản đồ số được cấu trúc theo kiểu raster hoặc vector, có kèm theo topology, tổ chức thành các file bản đồ riêng, hoặc liên kết thành thư mục, được lưu trong hệ thống máy tính hoặc thiết bị ghi thông tin có khả năng đọc bằng máy tính. - Ngoài thông tin đồ họa, bản đồ số còn chứa đựng những dữ liệu mà bản đồ truyền thống không liên kết trực tiếp được như: + Dữ liệu thuộc tính - Các thông tin văn bản và bảng biểu về đặc tính số lượng, chất lượng của đối tượng thể hiện bản đồ - các đối tượng và hiện tượng địa lý. + Minh họa cho đối tượng: âm thanh, hình ảnh động, là những thông tin chuyên đề về các đối tượng và hiện tượng thể hiện trong mô hình.

+ Thông tin topology (quan hệ không gian) - mô tả về mối quan hệ không gian giữa các đối tượng và giữa các cơ sở dữ liệu đồ họa, thuộc tính, và minh họa. - Khối lượng dữ liệu lớn hơn: có thể đưa vào bản đồ số một lượng thông tin lớn hơn lượng thông tin có thể trình bày, thể hiện trên các bản đồ truyền thống, in trên các vật liệu in ấn. Những thông tin đó được đặt trên các lớp chuyên đề. Khi cần có thể hiện thị từng bộ phận thông tin, hoặc một quy mô lớn để tìm hiểu, phân tích dữ liệu.

- Tỷ lệ của bản đồ số mang tính điều kiện: về hình thức, bản đồ số không có tỷ lệ không gian cố định. Nó cho phép làm việc theo đợn vị thực, ví dụ, kilômét trên thực địa. Để hiển thị, người dùng có thể thể hiện thông tin của bản đồ ở tỷ lệ tùy ý. Nhưng tỷ lệ thật của bản đồ số được xác định bởi độ chính xác hình học và độ chi tiết của dữ liệu ban đầu dùng để thành lập bản đồ - được hiểu là tỷ lệ nội dung, hay tỷ lệ nghiên cứu, khảo sát, quy mô khảo sát.

Ưu điểm của bản đồ số là người ta có thể đọc, phân tích bản đồ dưới dạng đa tỷ lệ (multiscale). - Trong thành lập bản đồ giấy, tỷ lệ được xác lập theo diện tích lãnh thổ, do kích thước của giấy và máy in khống chế. Người ta có thể thành lập bản đồ số không lệ thuộc vào độ lớn của lãnh thổ, không phụ thuộc vào các điều kiện kỹ thuật và công nghệ in 13 z 1. Tính chất của bản đồ số Bản đồ số có nhiều tính chất ưu việt hơn bản đồ truyền thống: - Tính trực quan: cho khả năng giao diện trức tiếp, thuận lợi và linh hoạt giữa người dùng với thông tin bản đồ, cho ta khả năng bao quát và tiếp thu nhanh chóng những yếu tố chính, chủ yếu của nội dung bản đồ; có thể biểu diễn địa hình theo các góc độ khác nhau, tuỳ người sử dụng; do đó cho phép nghiên cứu đánh giá địa hình tỷ mỷ hơn, chính xác hơn và toàn diện hơn.

- Tính đầy đủ: bản đồ số có khả năng chứa đựng thông tin phong phú và chi tiết, độ phân giải càng lớn thì tính đầy đủ thông tin về đối tượng nghiên cứu càng lớn. - Cấu trúc Bản đồ số có tính chuẩn hoá cao - chuẩn hoá về: dữ liệu, tổ chức dữ liệu, thể hiện dữ liệu và khai thác thông tin dữ liệu; - Tính linh hoạt: dễ dàng cập nhật, chỉnh sửa, hoặc có thể thay đổi phương án thiết kế, trình bày, ký hiệu, chồng xếp hoặc tách lớp thông tin. Do đó, thông tin của bản đồ luôn mới, họăc theo ý muốn của người quản lý, người sử dụng; trong khi đó các thông tin cũ vẫn được bảo lưu. Bản đố số còn được phát triển thành dạng bản đồ mới: bản đồ 3D, 4D, bản đồ động, bản đồ đa phương tiện, truyền trên internet, giao diện trên các trang web… - Sử dụng bản đồ số rất tiện lợi: + Mọi phép đo được thực hiện dễ dàng, nhanh chóng, chính xác.

+ Dễ dàng xác định toạ độ x, y, h của một điểm, chiều dài của đường, diện tích của một vùng…. + Thiết kế, thể hiện nội dung và phân bố của các đối tượng, hiện tượng địa lý trên bản đồ số sẽ đạt được độ thẩm mỹ cao, không phụ thuộc hoa tay người thực hiện hay các điều kiện, phương tiện kỹ thuật đặc biệt. + Nhiều đối tượng chuẩn hóa theo quy định và được sử dụng bằng cách lấy ra từ thư viện mẫu. 14 z + Lưu giữ, bảo quản, cấp phát thuận tiện.

Lưu giữ trên đĩa quang nên rất gọn, dễ tìm, dễ bảo quản. Có thể cấp phát qua mạng viễn thông nên nhanh chóng, chính xác. Được bảo mật theo các mức độ khác nhau. Cấu trúc dữ liệu của bản đồ số Thông tin về các đối tượng, hiện tượng địa lý lưu trữ trong máy tính phải được cấu tạo chặt chẽ tuân theo những nguyên tắc nhất định, phù hợp với nguyên lý số của máy tính.

Cấu tạo đó được gọi là cấu trúc dữ liệu. Có hai dạng cấu trúc dữ liệu của bản đồ số là: cấu trúc raster và cấu trúc vector. a) Cấu trúc raster - Cấu trúc raster phân chia bề mặt không gian thành những phần tử nhỏ bằng nhau, theo một lưới điều hòa (grid) gồm các hàng và cột, tính theo thứ tự bắt đầu từ đỉnh phía trái. - Những phần tử nhỏ này được gọi là cell (pixell), mỗi phần tử mang một giá trị đơn gồm giá trị số hàng, số cột trên lưới điều hòa và tông mầu.

Một mặt phẳng chứa đầy cell tạo thành raster. - Mức độ chi tiết của thông tin phụ thuộc vào độ lớn của ô vuông trong lưới điều hòa (cell), gọi là độ phân giải.