Bản đồ số là gì? Ưu và nhược điểm của bản đồ số so với bản đồ giấy

Đi kèm với sự phát triển của công nghệ số, việc áp dụng công nghệ thông tin vào thực tiễn đời sống cũng như trong các lĩnh vực khác đang ngày càng được sử dụng rộng rãi, phổ biến, trong đó không thể không nhắc đến bản đồ số. Vậy bản đồ số là gì? Có những ưu, nhược điểm gì so với bản đồ giấy? Để tìm hiểu rõ hơn về vấn đề này, hãy theo dõi bài viết dưới đây của VIETMAP.

 

 

I. Bản đồ số là gì?

1. Khái niệm bản đồ số

Bản đồ số là hệ thống các thông tin về yếu tố địa hình, hiện tượng, địa lý (bao gồm tọa độ, độ cao và các số liệu thuộc tính) đã được mã hóa và lưu trữ dưới dạng số. Các dữ liệu số này sẽ được lưu trữ và đọc bởi các thiết bị như đĩa CD, đĩa từ, đĩa cứng, các thiết bị lưu trữ thông qua cổng USB,… Cụ thể, bản đồ số gồm các thành phần cơ bản sau:

– Thiết bị ghi dữ liệu

– Máy tính – Cơ sở dữ liệu

– Thiết bị thể hiện bản đồ

Bản đồ số là các file dữ liệu được ghi lại trong bộ nhớ máy tính và được thể hiện ở dạng hình ảnh trên màn hình kỹ thuật số. Loại bản đồ này cũng có đầy đủ các thông tin về nội dung và độ chính xác giống như bản đồ truyền thống, đáp ứng được tất cả các yêu cầu và tiêu chuẩn của bản đồ. 

2. Đặc điểm

Tương tự bản đồ truyền thống, bản đồ số về cơ bản cũng có các đặc điểm đặc trưng như sau:

– Là hình ảnh thu nhỏ của bề mặt Trái đất và được xác định dựa trên cơ sở toán học bao gồm: tỷ lệ, phép chiếu, bố cục bản đồ và sai số biến dạng tùy theo từng phép chiếu.

– Các nội dung bản đồ được biểu thị theo phương pháp lựa chọn và khái quát nhất định (tổng quát hóa bản đồ).

– Các đối tượng, hiện tượng đều được biểu thị bằng ngôn ngữ bản đồ. Bên cạnh đó, bản đồ số còn có một số đặc điểm riêng như sau:

– Các thông tin bản đồ được lưu trữ dưới dạng mã nhị phân (binary).

– Thông tin được cấu trúc theo dạng Raster, Vector (kèm theo Topology) và được tổ chức thành các file bản đồ riêng hoặc liên kết thành thư mục. 

– Lưu trữ những dữ liệu mà bản đồ truyền thống không thể liên kết trực tiếp.

– Khối lượng dữ liệu rất lớn.

– Tỷ lệ mang tính điều kiện.

3. Tính chất 

Nhờ vào các công nghệ tiên tiến, bản đồ số vượt trội và linh hoạt hơn bản đồ truyền thống ở các yếu tố:  

– Tính trực quan

– Tính đầy đủ

– Tính chuẩn hóa cao

– Đa dạng ứng dụng

 

 

II. Lịch sử hình thành, phát triển của công nghệ bản đồ số

1. Định nghĩa của Hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Tùy vào bối cảnh, mục đích sử dụng và quan điểm khoa học mà GIS sẽ có định nghĩa khác nhau. Tuy nhiên, định nghĩa mang tính khái quát và được sử dụng phổ biến nhất là từ công ty ESRI, cụ thể: “Hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích lưu trữ, nắm bắt, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất tất cả những dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý”. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được kết hợp bởi 5 thành phần chính:

– Con người

– Phần cứng

– Phần mềm

– Cơ sở dữ liệu

– Quy trình

2. Những giai đoạn phát triển của GIS

2.1. Giai đoạn trước năm 1960

Vào những năm 1950, con người chỉ có thể thông qua việc vẽ tay trên giấy để xây dựng các bản đồ định tuyến xe, bản đồ quy hoạch và các điểm vị trí trung tâm. Theo đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp thiết kế bản đồ dưới dạng lưới với các lớp trong suốt được chiếu trên bảng ánh sáng để xác định các khu vực chồng lên nhau. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này đó là không thể tính toán các khu vực liền kề bởi dữ liệu thô và khoảng cách đo đạc không chính xác. Từ đây, tiền đề cho sự chuyển giao từ bản đồ giấy sang bản đồ số đã được tạo nên.

2.2. Từ năm 1960 – 1975

Vào giai đoạn này, nhờ sự tiến bộ trong công nghệ mà các mảnh ghép bản đồ đã được ghép lại với nhau, cụ thể bao gồm:

– Ánh xạ đồ họa xuất ra bởi máy in dòng

– Các tiến bộ trong việc lưu trữ dữ liệu với máy tính lớn

– Dữ liệu ghi đầu vào tọa độ kết hợp Năm 1960, Roger Tomlinson đã khởi xướng, xây dựng kế hoạch và trực tiếp chỉ đạo việc phát triển hệ thống địa lý Canada (CGIS). Khi đó, CGIS đã được tiếp cận theo lớp để nhằm xử lý bản đồ và lưu trữ, phân tích, thao tác trên các dữ liệu được thu thập về Canada Land Inventory. Từ đây, các nhà nghiên cứu đã nhận ra sự quan trọng của dữ liệu chính xác và phù hợp để phục vụ cho hoạt động quy hoạch đất đai cũng như các lĩnh vực, ngành nghề khác. Những năm sau đó, GIS đã dần được chỉnh sửa và cải tiến để theo kịp với sự phát triển của công nghệ hiện đại, đem đến các tiện ích tốt nhất.  

 

 

III. Sự phát triển của công nghệ bản đồ số ngày nay

1. Các dạng dữ liệu bản đồ số

Cơ sở dữ liệu của bản đồ số được chia làm 2 loại số liệu cơ bản như sau: 

– Số liệu không gian: Là những mô tả bao gồm tọa độ, quy luật và ký hiệu được dùng để xác định hình ảnh, đối tượng cụ thể trên từng bản đồ. Theo đó, số liệu không gian được dùng để tạo ra bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi.

– Số liệu phi không gian (số liệu phi thuộc tính): Là những mô tả về đặc tính, số lượng và mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng. Các số liệu phi không gian này có liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và có mối liên kết chặt chẽ với nhau trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung.

2. Dạng số liệu không gian 

2.1. Hệ thống Vector

Dữ liệu vector là dữ liệu mà trong đó các điểm, đường và đa giác sẽ đại diện cho từng đối tượng địa lý như thuộc tính, thành phố, đường, núi hay vùng nước. Chẳng hạn: Một biểu diễn trực quan sử dụng hệ thống vector sẽ bao gồm điểm biểu thị cho các ngôi nhà, đường biểu thị cho các con đường và đa giác biểu thị cho toàn bộ thị trấn. Cấu trúc dữ liệu Vector bao gồm Spaghetti và Topology, cụ thể như sau:

– Mô hình dữ liệu vector Spaghetti Đây là cấu trúc được sử dụng trên một số phần mềm GIS phổ biến như: ArcGIS, Arcview GIS,… Trong cấu trúc dữ liệu Spaghetti, đơn vị cơ sở là các cặp tọa độ trong một không gian địa lý xác định. 

+ Mỗi đối tượng điểm được biểu diễn bằng một cặp tọa độ (x,y), 

+ Mỗi đối tượng đường được xác định bằng một chuỗi cặp tọa độ (xi,yi) 

+ Mỗi đối tượng vùng sẽ được biểu diễn bằng một chuỗi cặp tọa độ (xj,yj) với điểm đầu và điểm cuối trùng nhau.

 

 

– Mô hình dữ liệu vector Topology Cấu trúc Topology được xây dựng trên mô hình cung – nút (Arc – Node) với cung là phần tử cơ sở. Trong cấu trúc Topology, các đối tượng không gian sẽ được mô tả bằng bốn dữ liệu: 

+ Bảng tọa độ cung

+ Bảng Topology cung

+ Bảng Topology nút 

+ Bảng Topology vùng Đặc biệt, các bảng này sẽ được liên kết với nhau thông qua cung, nhờ đó mà có thể phân tích mối quan hệ của các đối tượng không gian trên cùng một hệ tọa độ. 

 

 

2.2. Hệ thống Raster

Mô hình dữ liệu Raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới bao gồm các ô vuông hoặc điểm ảnh (pixel). Mô hình dữ liệu Raster gồm có các đặc điểm: – Các điểm được sắp xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới – Mỗi một điểm ảnh (pixel) đều chứa một giá trị cụ thể – Tập hợp các ma trận điểm cùng giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer) – Cơ sở dữ liệu có thể bao gồm nhiều lớp

 

 

2.3. Mô hình Raster và Vector

Mô hình dữ liệu Raster được sử dụng khá phổ biến trong việc phân tích, dự đoán môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên. Theo đó, mô hình này chủ yếu phản ánh các đối tượng dạng vùng nên được ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên loại đối tượng này như phân loại hay chồng xếp. Hầu hết các công cụ phân tích của hệ thống bản đồ số (GIS) đều phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệu Raster, do đó cần phải có quá trình Raster hóa (là quá trình biến đổi từ mô hình Vector sang Raster). Ngược lại, Vector hóa là quá trình biến đổi từ mô hình Raster sang Vector, là quá trình đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh. 

 

 

3. Dạng số liệu phi không gian

3.1. Đặc tính đối tượng

Dạng dữ liệu này có mối liên hệ chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.

3.2. Số liệu hiện tượng và tham khảo địa lý

Số liệu này mô tả các sự kiện, hiện tượng xảy ra hoặc các hoạt động như báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, cho phép xây dựng,… liên quan đến một vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý được lưu trữ, quản lý trong file độc lập và đồng thời, hệ thống không trực tiếp tổng hợp các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống.

3.3. Chỉ số địa lý

Dạng số liệu này được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để lựa chọn, liên kết và tra cứu trên cơ sở vị trí địa lý mô tả bằng các chỉ số xác định. Một chỉ số địa lý sẽ bao gồm nhiều bộ xác định cho các đối tượng địa lý sử dụng từ các cơ quan khác nhau. 

3.4. Quan hệ đối tượng không gian

Các đối tượng tại vị trí địa lý cụ thể rất cần thiết cho chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Theo đó, mối quan hệ không gian có thể là mối quan hệ logic hay đơn giản.  Quan hệ Topology cũng là một quan hệ không gian. Các quan hệ không gian có thể được mã hóa tương tự như các thông tin thuộc tính hay ứng dụng thông qua giá trị tọa độ của các đối tượng.

 

 

IV. Những ứng dụng thực tiễn của bản đồ số

1. Đối với khối Chính phủ

1.1. Lĩnh vực quy hoạch

Công nghệ bản đồ số trực tuyến được sử dụng kết hợp với công nghệ di động nhằm phục vụ quản lý, công khai thông tin quy hoạch xây dựng. Công nghệ viễn thám (ảnh vệ tinh, máy bay không người lái UAV) cũng được ứng dụng nhằm phục vụ giám sát việc thực hiện quy hoạch xanh – thông minh trên địa bàn các tỉnh, thành phố, cụ thể: 

– Bản đồ nền chuyên biệt dành cho quy hoạch xây dựng: Xây dựng bản đồ nền đô thị với độ chi tiết, chính xác cao, đáp ứng nhu cầu làm nền cho việc định hướng các đối tượng hay các vị trí quan trọng trong quy hoạch.

– Số hóa, chuẩn hóa và chuyển đổi cơ sở dữ liệu: Thực hiện thi công số hóa, chuẩn hóa và chuyển đổi cơ sở dữ liệu toàn diện, chuyên biệt cho lĩnh vực quy hoạch xây dựng.

– Bộ ứng dụng GIS chuyên biệt cho quy hoạch xây dựng: Giúp quản lý tập trung, thống nhất và trực quan cơ sở dữ liệu quy hoạch xây dựng, quy hoạch đô thị.

 

 

1.2. Lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật

Công nghệ bản đồ trực tuyến được ứng dụng kết hợp với công nghệ đo đạc, thu thập dữ liệu với độ chính xác cao RTK – UAV nhằm xây dựng và quản lý, vận hành hệ thống cơ sở dữ liệu hạ tầng kỹ thuật đô thị đồng bộ, thống nhất phục vụ đô thị thông minh và chính quyền số với 3 dịch vụ chính được sử dụng là: 

– Bản đồ nền thiết kế chuyên biệt: Phục vụ việc quản lý hạ tầng kỹ thuật đô thị chi tiết từ vỉa hè, lòng lề đường, dải phân cách cho đến hệ thống thủy văn và công trình xây dựng tại khu vực đô thị.

– Bộ ứng dụng GIS chuyên biệt cho lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật: Quản lý vận hành, duy tu và bảo dưỡng hạ tầng kỹ thuật đô thị, tạo bảng kỹ thuật tổng hợp, báo cáo số liệu và chia sẻ bản đồ, dữ liệu hạ tầng kỹ thuật đô thị phục vụ các hệ thống, ứng dụng khác.

– Thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu hạ tầng kỹ thuật: Sử dụng công nghệ đo đạc, thu thập dữ liệu với độ chính xác cao RTK – UAV để thu thập, đồng bộ, thống nhất và số hóa hồ sơ công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị.

1.3. Lĩnh vực hạ tầng giao thông

Trong lĩnh vực này bản đồ số được ứng dụng nhằm: 

– Tìm kiếm, thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu kết cấu hạ tầng giao thông.

– Quản lý và chia sẻ dữ liệu kết cấu hạ tầng giao thông.

– Thực hiện quản lý bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ và đường thuỷ nội địa, cụ thể: Quản lý tuần đường, quản lý công việc bảo dưỡng, quản lý diễn biến trên tuyến, quản lý kiểm tra công trình, tài sản kết cấu hạ tầng…

 

 

2. Khối Doanh nghiệp

2.1. Lĩnh vực bất động sản

Bản đồ số được ứng dụng nhằm xây dựng giải pháp giúp các doanh nghiệp bất động sản quản lý hiệu quả bản đồ và các tài nguyên dữ liệu không gian. Đồng thời, bản đồ số còn cho phép xây dựng kho dữ liệu không gian nội bộ để chia sẻ, cập nhật thông tin giúp lãnh đạo và đội ngũ môi giới sử dụng tối ưu tài sản vào công việc kinh doanh.

2.2. Lĩnh vực cấp nước

Bản đồ số được ứng dụng nhằm tối ưu hóa quy trình quản lý vận hành mạng lưới cấp nước của các doanh nghiệp cấp nước, cụ thể:

– Dịch vụ bản đồ nền chuyên biệt: Kết hợp các lớp bản đồ liên quan về tự nhiên, hạ tầng kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn trong việc khai thác và xây dựng mạng lưới cấp thoát nước.

– Dịch vụ chuẩn hóa bản đồ mạng lưới cấp nước: Giúp thiết lập, chuẩn hóa và chuyển đổi dữ liệu mạng lưới một cách nhanh chóng, chuẩn xác, đầy đủ dựa trên mô hình dữ liệu đã được thiết kế chuẩn theo phân cấp của ngành nước sạch.

– Dịch vụ quản lý vấn đề trên mạng lưới cấp nước: Quản lý các vấn đề trên mạng lưới, quản lý thất thoát và cung cấp bản đồ 3D, BIM, công nghệ AR,…

 

 

2.3. Lĩnh vực khu công nghiệp

Bản đồ số được ứng dụng nhằm cung cấp các giải pháp giúp nhà đầu tư hạ tầng khu công nghiệp dễ dàng xây dựng được bản đồ và cơ sở dữ liệu khu công nghiệp, cụ thể: 

– Bản đồ nền khu công nghiệp chi tiết: Phục vụ định vị, quản lý bản đồ phân lô và công trình hạ tầng kỹ thuật của khu công nghiệp.

– Dịch vụ xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ khu công nghiệp: Sử dụng công nghệ đo đạc, thu thập bản đồ có độ chính xác cao để biên tập, chuẩn hóa và chuyển đổi bản đồ quy hoạch, hiện trạng, hạ tầng kỹ thuật khu công nghiệp.

– Dịch vụ ứng dụng bản đồ chuyên biệt cho lĩnh vực bất động sản trong công nghiệp: Giúp cung cấp thông tin trực quan về vị trí khu công nghiệp trên nền bản đồ số cũng như tình trạng cho thuê đất trong khu công nghiệp.

2.4. Lĩnh vực đường ống

Bản đồ số được ứng dụng trong lĩnh vực này nhằm giúp doanh nghiệp quản lý trực quan sự phân bổ đường ống, hỗ trợ công tác bảo trì, phân tích sự cố thông qua các chiều thông tin không gian, các lớp bản đồ liên quan. Theo đó: 

– Bản đồ nền chuyên biệt cho đường ống: Xây dựng riêng bản đồ nền cho việc quản lý đường ống và hạ tầng kỹ thuật để nâng cao việc quản lý, đặc biệt là tại các khu vực đô thị.

– Xây dựng cơ sở dữ liệu đường ống trên bản đồ: Chuyển đổi, chuẩn hóa các dữ liệu bản đồ/bản vẽ của khách hàng thành cơ sở dữ liệu GIS để thuận tiện cho nhu cầu tra cứu, khai thác thông tin và chia sẻ dữ liệu khi cần thiết.

– Ứng dụng chuyên biệt cho quản lý đường ống trên bản đồ: Quản lý các vấn đề trên đường ống, tài sản và ứng dụng vận hành van đường ống. 

 

 

V. Ưu và nhược điểm của bản đồ số so với bản đồ giấy

1. Ưu điểm 

– Thông tin đầy đủ, chi tiết và thường xuyên được cập nhật, hiệu chỉnh 

– Có khả năng được mở rộng

– Có nhiều chế độ xem khác nhau, bao gồm: chế độ xem ảo, chế độ xem vệ tinh và chế độ xem kết hợp

– Có thể sửa đổi, bổ sung và cập nhật thêm các ký hiệu trên bản đồ như con đường mới xây dựng, địa điểm…

– Tạo hình ảnh trực quan về dữ liệu của các địa điểm, giúp người dùng có thể dễ dàng hình dung hơn.

– Cho phép phân tích các mối quan hệ liên ngành dựa trên địa điểm.

2. Nhược điểm 

– Bản đồ giấy đã trở thành thói quen sử dụng của hầu hết mọi người.

– Nhờ bản đồ giấy, các nhà nghiên cứu có thể phát triển từ các bản đồ lịch sử và kết hợp với các dữ liệu đa dạng để đặt ra các vấn đề mới.

– Quá trình chuyển đổi dữ liệu lưu trữ hay tìm bộ dữ liệu địa điểm miễn phí của chính phủ để tạo bản đồ sẽ có thể định hình lại hướng nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau.

VI. Bản đồ số VIETMAP

 

 

Với lợi thế sở hữu nhiều thông tin và dữ liệu giao thông, VIETMAP hiện là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực bản đồ số ở nước ta. Theo đó, các lĩnh vực hoạt động của đơn vị tập trung vào 4 nhóm sản phẩm chủ lực là: Dịch vụ MAPS API, dữ liệu bản đồ số, ứng dụng GIS và tối ưu vận tải, mang đến những trải nghiệm phong phú, đơn giản hơn cho người dùng. Các dịch vụ & giải pháp nổi bật có thể kể đến của bản đồ số VIETMAP là:

– Dịch vụ tìm địa chỉ, địa điểm

– Dịch vụ tìm đường

– Dịch vụ tối ưu vận tải

– Dịch vụ bản đồ nền

– Cung cấp dữ liệu bản đồ số

– Giải pháp ứng dụng GIS.

Trên đây là toàn bộ các thông tin về bản đồ số, lịch sử hình thành cũng như ứng dụng của nó trong cuộc sống. Hy vọng bài viết này sẽ đem đến các thông tin đầy đủ, hữu ích cho bạn. Nếu có nhu cầu sử dụng dịch vụ bản đồ số VIETMAP, bạn có thể gửi yêu cầu thông qua website: vietmap.vn hoặc liên hệ tới tổng đài 089.616.4567 để được hỗ trợ và tư vấn tận tình.