Về một phương pháp xây dựng bản đồ độ dốc địa hình và ứng dụng trong thành lập bản đồ độ dốc đáy biển ven bờ Bình Trị Thiên

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 14, 2002 VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỘ DỐC ĐỊA HÌNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỘ DỐC ĐÁY BIỂN VEN BỜ BÌNH TRỊ THIÊN Trần Hữu Tuyên, Hà Văn Hành Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế I. ĐẶT VẤN ĐỀ Độ dốc bề mặt địa hình có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu thổ nhưỡng, phân vùng cảnh quan phục vụ cho công tác qui hoạch nông lâm nghiệp cũng như đánh giá nguy cơ tiềm ẩn của các quá trình địa chất ngoại động lực: xói mòn bề mặt, trượt lở, bồi xói bờ biển và cửa sông...Thông thường, bản đồ độ dốc được xây dựng trên nền bản đồ địa hình. Từ trước đến nay, việc thành lập bản đồ độ dốc được tiến hành một cách thủ công dẫn đến khối lượng công việc rất lớn, độ chính xác thấp và phải số hoá lại bằng các phần mềm chuyên dụng khác. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, chúng tôi đã xây dựng phương pháp thành lập bản đồ độ dốc trên cơ sở kết hợp chương trình tính tự lập kết hợp phần mềm Suffer 6.0 và ứng dụng chúng để thực hiện bản đồ độ dốc đáy biển ven bờ khu vực Bình Trị Thiên. Nội dung công việc được tiến hành tại phòng thí nghiệm GIS -Viễn thám thuộc Khoa Địa, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. 2. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP Bản đồ độ dốc thường ghép gộp thành vùng từ các điểm độ dốc bằng nhau, nên cốt lõi của phương pháp là xác định độ dốc của địa hình tại các điểm tính. 2.1. Xác định độ dốc địa hình: Bài toán: Có ba điểm A,B,C (hình 1). Toạ độ điểm A (XA,YA,ZA), B (XB,YB,ZB), C (XC,YC,ZC). Trong đó Z là độ cao địa hình. Giả sử ZA = max{ZA,ZB,ZC}. Độ dốc điểm A? Hình 1:. Điểm A,B,C Hình 2: Sơ đồ xác định E Giải: Đặt hAB = ZA- ZB, hBC = ZB-ZC, h CA=ZB - ZC vì ZA = Zmax nên hmin ={hAB,hBC}. Giả sử hmim = hAB. Trên AB sẽ tồn tại điểm E (XE, YE, ZE) sao cho ZE = Zc. Tìm điểm E? Rõ ràng E Î AB và ZE = ZC - Dựng mặt phẳng vuông góc mặt phẳng OXY lấy AB làm giao tuyến (hình 2), ta có: (1) Mặt khác : (2) Từ (1) và (2) xác định điểm E (XE, YE, ZE). - Do ZC = ZE Þ điểm C và E có cùng một độ cao, cùng một mức địa hình. Đường thẳng đi qua CE có phương trình: (3) (3) viết lại dạng đơn giản: aX+bY+C=0 (4) Trong đó : a = YC – YE ; b = -(XC – XE), c = -(XE a + YE b) - Từ A kẻ đường thẳng vuông góc với CE, cắt CE tại F. AF là hình chiếu của đường hướng dốc địa hình trên mặt phẳng ngang OXY. (5) Độ dốc địa hình tại điểm A: (6) Độ dốc địa hình tính theo (6) không có sai số nếu mặt phẳng đi qua ba điểm ABC trùng với bề mặt địa hình. Nếu khoảng cách các điểm A,B,C nhỏ và địa hình không phức tạp, thì độ dốc địa hình (6) đạt độ chính xác cần thiết cho các ứng dụng khoa học và kỹ thuật khác nhau. 2.2. Sơ đồ khối của chương trình: Thiết lập mảng mdh(4,n) chứa thông tin về toạ độ (x,y,z) và độ dốc m của n điểm cần xác định độ dốc. Các bước tính như sau (hình 3) Nhập mảng tọa độ n điểm. Độ dốc ban đầu được gán bằng 0. Định điểm A Xác định toạ độ các điểm B,C dựa trên nguyên tắc: Khoảng cách AB, AC nhỏ nhất so với n-3 điểm còn lại và ZA > ZB và ZA > ZC. Tính độ dốc m của điểm A theo bài toán trên Gán giá trị độ dốc m vào mảng mdh(4,n). Hình 3: Sơ đồ khối của chương trình chính Số liệu tọa độ và độ dốc các điểm tính được lưu trữ dưới dạng file *text hoặc file*.dat, rất thuận lợi cho việc kết xuất với các phần mềm thông dụng khác. Chúng tôi đã viết một đoạn chương trình ngắn nhằm giải bài toán trên bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0. 2..3. Các bước tiến hành: a, Xác định khu vực cần thành phần bản đồ. Scan chuyển bản đồ giấy thành bản đồ bitmap. b, Gán hệ tọa độ cho bản đồ bitmap. Cần chú ý không sử dụng loại bản đồ không có hệ tọa độ. Thích hợp nhất các bản đồ hệ GAUSS, hệ UTM và hệ XYZ có hệ đo là mét hoặc tương đương. c, Chuyển toạ độ các điểm trên bản đồ thành toạ độ XYZ bằng phần mềm Suffer 6.0. Mật độ các điểm tính càng lớn, thì độ chính xác càng cao. Số liệu được biên tập dưới dạng file *.dat. d, Tính độ dốc địa hình. e, Sử dụng phần mềm Suffer biên tập xây dựng bản đồ độ dốc theo 2 hoặc 3 chiều, có thể chuyển đổi dễ dàng sang các phần mềm thông dụng khác như Mapinfor, Autocad... Dựa theo Hải đồ Quân đội nhân dân Việt Nam tỷ lệ 1:100.000 (1978) vùng biển Bình Trị Thiên và tham khảo thêm các bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000, chúng tôi đã xây dựng 3258 số liệu về độ sâu đáy biển đặc biệt tập trung là phần đáy biển ven bờ. Dựa trên phương pháp đã được trình bày ở trên, chúng tôi đã xây dựng được các bản đồ độ dốc đáy biển ven bờ Bình Trị Thiên với các cấp tỷ lệ khác nhau (hình 4). 3. KẾT LUẬN So sánh với phương pháp truyền thống khác, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong thực tế nghiên cứu khoa học đã nâng cao năng suất lao động đảm bão tính chính xác, thẩm mỹ của việc thành lập bản đồ độ dốc địa hình. Từ cơ sở dữ liệu về toạ độ và độ dốc của địa hình, có thể trình bày dưới các hình thức và nội dung khác nhau tuỳ theo mục đích của người dùng như bản đồ địa hình hai chiều, ba chiều, bản đồ độ dốc...dưới dạng các bản đồ đã được số hoá và rất thuận lợi cho công tác lưu trữ và chuyển đổi các khuôn dạng khác nhau. TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Hữu Tuyên. Hiện trạng, nguyên nhân và quy luật của quá trình bồi xói bờ biển và cửa sông khu vực Bình Trị Thiên, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ (Mã số B 99-07-43), Huế (2002). Vasmut, L. M. Bugaevski, A. M. Portnov. Tự động hoá và các phương pháp toán trong thành lập bản đồ, NXB Matscơva “Neđra”(1991). Kutitas. Mathematical models in coastal engineering, Published by New York House (1992). N. M. Takamusi. Numerical model of beach topography change, Tokyo publishing House (1992). M. Dabees, Online, numerical models for Shoreline change, coastal engineering, Queen University, Canada (1999). METHOD OF DESIGNING TOPOGRAPHIC SLOPE MAP AND ITS APPLICATION IN COMPLISHING SEA-BED SLOPE MAP IN BINH TRI THIEN COASTAL AREA Tran Huu Tuyen, Ha Van Hanh College of Sciences, Hue University SUMMARY The topographic slope map has the great meaning in the research of land, ecological condition and estimated danger of external force geological phenomenon. Before, the slope map was realized by handcraft. In this paper, the author writes about new method to design topographic slope map by information and apply it in complishing the sea-bed slope map in Binh Tri Thien coastal area. This work is carried out at GIS-Remote sensing laboratory of Geography - Geological Department of College of Sciences, Hue University.