Nghiên cứu xây dựng bản đồ số không gian ba chiều phục vụ quản lý biên giới việt nam trên đất liền

IFSAR-InterFerometric Synthetic Aperture Radar: Radar độ mở tổng hợp giao thoa LIDAR - Light Detection And Ranging: Công nghệ đo Laser LoD - Level of Detail: Cấp độ chi tiết MultiLoD -

Nguyễn hồng h−ng

nghiên cứu xây dựng bản đồ số

không gian ba chiều phục vụ quản lý biên giới việt nam trên đất liền

Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực Các dữ liệu chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tácgiả

Nguyễn Hồng Hưng

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 7CHƯƠNG 1: CÔNG TÁC QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC VỀ BIÊN GIỚI -

LÃNH THỔ TRÊN ĐẤT LIỀN

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác quản lý biên giới - lãnh thổ 11

1.3.1 Các tính chất đặc thù của công tác quản lý biên giới 151.3.2 Căn cư pháp lý và cơ sở cho việc quản lý biên giới 161.3.3 Nội dung quản lý biên giới - lãnh thổ 171.4 Biên giới trên đất liền giữa Việt Nam với các nước láng giềng 19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BẢN ĐỒ SỐ KHÔNG GIAN 3

CHIỀU

2.1 Một số khái niệm cơ bản 24

2.2.4 Một số kỹ thuật hiển thị đồ họa 30

CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU KỸ

THUẬT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỐ KHÔNG GIAN BA CHIỀU

3.1.6 Multigen Creator 47

3.2.4 Bản đồ trực ảnh 573.2.5 Nguyên tắc chung trong xây dựng và hiển thị nội dung bản đồ 3D 583.3 Các phương pháp thành lập bản đồ 3D từ các nguồn tư liệu khác nhau 59

3.3.2 Thành lập bản đồ 3D từ Bản dồ địa hình có sẵn 643.3.3 Thành lập bản đồ 3D từ các nguồn ảnh viễn thám khác 65CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ KHÔNG GIAN 3 CHIỀU BIÊN

GIỚI VIỆT NAM - LÀO; VIỆT NAM - CAMPUCHIA

4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 704.2 Tình hình khu đo 714.3 Thiết kế kỹ thuật 724.3.1 Các văn bản pháp lý để thiết kế 724.3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm 724.3.3 Quy trình công nghệ 734.3.4 Mô tả các khâu của quy trình công nghệ Vùng A và Vùng B 754.3.5 Mô tả các khâu của quy trình công nghệ Vùng C và Vùng D 80

4.5 Thành lập cơ sở dữ liệu biên giới quốc gia đa tỷ lệ 83

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

2D - Two Dimensions: Hai chiều

3D - Three Dimensions: Ba chiều

3D City Mode: Mô hình thành phố 3D

DEM - Digital Elevation Model: Mô hình số độ cao

DSM - Digital Surface Model: Mô hình số bề mặt

DTM - Digital Terrain Model: Mô hình số địa hình

GIS - Geographic Information System: Hệ thống thông tin địa lý

GPS - Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu

GRID: Cấu trúc lưới đều của mô hình số độ cao

TIN - Triangulated Irregular Networks: Cấu trúc dạng mạng tam giác không đều

của Mô hình số độ cao DEM

IFSAR-InterFerometric Synthetic Aperture Radar: Radar độ mở tổng hợp giao thoa LIDAR - Light Detection And Ranging: Công nghệ đo Laser

LoD - Level of Detail: Cấp độ chi tiết

MultiLoD - Multiple Level of Detail: Đa cấp độ chi tiết

MicroRelief - Vi địa hình: Những biến đổi đột ngột của bề mặt địa hình tự nhiên

hoặc nhân tạo có kích thước nhỏ như sườn dốc hay đường đắp cao xẻ sâu Trên Mô hình địa hình 2D chúng không thể hiện được bằng đường bình độ và các điểm độ cao mà phải dùng các ký hiệu và ghi chú riêng

Photorealistic - Ảnh thực: Xu hướng dùng các ảnh chụp đối tượng hay các bề mặt

của đối tượng để hiển thị

Symbolisation - Ký hiệu hoá: Xu hướng dùng ký hiệu được thiết kế cho các nhóm

đối tượng để hiển thị

Độ cao riêng (h): Chiều cao của đối tượng so với mặt DEM

Độ cao gốc (Z): Độ cao của mặt DEM tại vị trí của đối tượng

Độ cao thực (H): Độ cao thực của đối tượng trong không gian ba chiều (đối với

những đối tượng nằm ngay trên mặt DEM H=Z; đối với các đối tượng nằm nổi trên mặt DEM H=Z+h)

True Ortho photo: Ảnh trực giao thực, ảnh nắn có sử dụng yếu tố độ cao của các địa

vật (nhà, khối nhà, các công trình kiến trúc khác)

CSDL (Database): Cơ sở dữ liệu

Dataset: Tệp dữ liệu địa lý một khu vực với nội dung, chủ đề, tỷ lệ cụ thể

UBBGQG/BNG: Ủy ban Biên giới quốc gia/Bộ Ngoại giao

BTTM: Bộ Tổng Tham mưu

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Trang

Hình 2.3: Cấp độ chi tiết (LoD) đối với các đối tượng nhà, khối nhà 30Hình 2.4: Sa bàn ảo được xây dựng trên nền bản đồ 3D 38Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hoạt động của Skyline Globe Pro 48Hình 3.2: Giao diện chính của phần mềm TerraExplorer Pro 49

Hình 3.5: Giao diện phần mềm Streaming Feature Server 51

Hình 3.7: Qui trình công nghệ thành lập bản đồ 3D sử dụng ảnh máy bay 61Hình 3.8: Qui trình công nghệ thành lập bản đồ 3D từ Bản đồ có sẵn 68Hình 3.9: Qui trình thành lập bản đồ 3D từ các nguồn ảnh viễn thám khác 69Hình 4.1: Qui trình công nghệ tổng thể thành lập bản đồ 3D 74

Hình 4.3: Giao diện xây dựng các địa vật 3D từ nền ảnh 89

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đường biên giới giữa Việt Nam với các nước được hình thành qua hàng ngàn năm lịch sử mở mang bờ cõi và đấu tranh giữ nước của cha ông ta Vấn đề biên giới trên đất liền và trên biển của nước ta với các nước láng giềng xung quanh vô cùng phức tạp, nhạy cảm, cho đến nay vẫn chưa được phân định một cách rõ ràng, có giá trị pháp lý quốc tế tạo ra cơ sở vững chắc để quản lý và duy trì ổn định ở vùng biên giới và xây dựng một đường biên giới hòa bình, hữu nghị, hợp tác lâu dài giữa các dân tộc, tạo điều kiện thuận lợi cho khai thác tài nguyên thiên nhiên và phát triển đất nước

Do lịch sử lâu đời như vậy, nước ta có một khối lượng lớn các thông tin dữ liệu liên quan tới vấn đề biên giới như: các văn bản pháp lý, hiệp ước hoạch định biên giới quốc gia được ký kết giữa Việt Nam với các nước láng giềng về phân định biên giới trên đất liền, trên biển; các Bộ bản đồ về phân giới trên thực địa và cắm mốc kèm theo các hiệp ước qua các giai đoạn lịch sử; các tài liệu về gốc lịch sử của các đường biên giới trên đất liền, trên biển … và các tài liệu khác có liên quan

Các loại dữ liệu trên được quản lý, lưu trữ ở các cơ quan làm nhiện vụ liên quan tới biên giới như Ủy ban Biên giới quốc gia/Bộ Ngoại giao, Trung tâm Địa danh địa giới quốc gia (Cục Đo đạc – Bản đồ/Bộ TN&MT) … Tuy nhiên dữ liệu biên giới toàn quốc chưa được quản lý tập trung tại một nơi mà được tổ chức lưu trữ phân tán ở từng cơ quan theo từng nhiệm vụ chuyên môn được giao, nơi nào làm nhiệm vụ liên quan đến khu vực biên giới nào thì chỉ quản lý dữ liệu của đường biên giới đó Toàn bộ các dữ liệu này là bản đồ số 2D các loại tỷ lệ Do vậy đã có những bất cập trong công tác tham mưu cho Đảng, Nhà nước trong quá trình đàm phán, thương lượng, hoạch định chủ quyền lãnh thổ, lãnh hải; xây dựng các chủ trương, đường lối đối ngoại, xây dựng biên giới hòa bình, hữu nghị và giải quyết các bất đồng nảy sinh bằng thương lượng, ngoại giao

Ở các nước phát triển trên thế giới, thông tin địa lý nói chung và thông tin đo đạc, bản đồ nói riêng được lưu trữ dưới dạng cơ sở dữ liệu, được quản lý bằng công

nghệ Hệ thông tin địa lý (GIS) và đã trở thành một ngành kinh tế thông tin với trị giá rất lớn Việc ứng dụng rộng rãi công nghệ mới trong thành lập bản đồ đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới Trong điều kiện thuận lợi này, các sản phẩm bản đồ cũng được đa dạng hoá rất nhiều Ngành Bản đồ các nước đang hướng đến hai loại bản đồ tiên tiến là bản đồ 3D và bản đồ động Bản đồ 3D với các nhóm nội dung, độ chi tiết khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau cũng đã trở thành sản phẩm thường gặp tại nhiều nước phát triển Mô hình dữ liệu, phương pháp thành lập, khuôn dạng số liệu cũng rất đa dạng phụ thuộc vào các công nghệ sẵn có trong từng trường hợp

Trong vấn đề phân giới cắm mốc và quản lý biên giới hiện sử dụng rất nhiều

tư liệu bản đồ làm tài liệu chính tại các cuộc họp đàm phán, do vậy nếu sử dụng dữ liệu thông tin địa lý hiện thị trên nền bản đồ số 3D sẽ đem lại hiệu quả rất cao, bởi các lợi thế của chúng là tại một điểm, một tuyến có thể quan sát từ nhiều góc độ mở khác nhau mà ngay cả khi ra ngoài thực địa cũng không thể có “cái nhìn” tổng quát như trên mô hình 3D

Trong những năm qua, Cục Bản đồ/BTTM được Bộ Quốc phòng giao cho nhiệm vụ tham mưu địa hình trong lĩnh vực quản lý biên giới, biển đảo, đồng thời trực tiếp tham gia Đoàn đàm phán, hoạch định biên giới khu vực ngoài cửa Vịnh Bắc Bộ Ngoài ra, thực hiện đúng chức năng, theo sự phân công của Bộ Quốc phòng về tham mưu và bảo đảm địa hình cho các đơn vị trong toàn quân, Cục Bản đồ/BTTM đã phát triển công nghệ GIS để lưu trữ, xử lý và cấp phát thông tin cho các đầu mối trong toàn quân, đồng thời xây dựng CSDL địa lý quân sự theo chuẩn quốc gia Từ nguồn dữ liệu này kết hợp với công nghệ Bản đồ số 3D sẽ cho nhiều sản phẩm ứng dụng hữu hiệu

Như vậy, vấn đề xây dựng bản đồ số không gian ba chiều khu vực biên giới Việt Nam trên đất liền phục vụ công tác quản lý biên giới là nhu cầu có tính cấp thiết, quan trọng hiện nay Đây cũng chính là những nội dung nghiên cứu đặt ra

trong luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu xây dựng Bản đồ số không gian ba chiều

phục vụ quản lý biên giới Việt Nam trên đất liền”

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng bản đồ số không gian ba chiều (3D), có độ chính xác cao và hiện thị sinh động ở một số khu vực nhạy cảm trên tuyến biên giới Việt Nam

- Cămpuchia, Việt Nam - Lào phục vụ quản lý biên giới trên đất liền Từ đó đề ra quy trình kỹ thuật thành lập Bản đồ số không gian ba chiều từ các nguồn tư liệu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu chính là: tổ chức và xây dựng Bản đồ số không gian

ba chiều dọc tuyến biên giới trên đất liền (Việt Nam - Lào, Việt Nam - Campuchia)

từ các nguồn tư liệu liên quan đến biên giới trên bộ

Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm các vấn đề liên quan đến lý thuyết về Mô hình số độ cao DEM, Mô hình số địa hình DTM; khảo sát các giải pháp công nghệ xây dựng bản đồ không gian ba chiều, lựa chọn giải pháp phù hợp liên quan đến nhiệm vụ xây dựng xây dựng Bản đồ không gian ba chiều phục vụ

quản lý biên giới Việt Nam trên đất liền tại Cục Bản đồ/ BTTM

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu về công tác quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ trên đất liền

ở Việt Nam và trên thế giới hiện nay

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và giải pháp công nghệ xây dựng Bản đồ không gian ba chiều hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới

- Đề xuất phương án kỹ thuật xây dựng Bản đồ không gian ba chiều dọc tuyến biên giới Việt Nam – Lào; Việt Nam - Campuchia phục vụ công tác quản lý biên giới Việt Nam trên trên đất liền

- Thực nghiệm xây dựng Bản đồ không gian ba chiều tỷ lệ 1/2000 khu vực biên giới Việt Nam - Campuchia tại tỉnh Đăk Nông

- Viết báo cáo kết quả nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệu liên quan

- Phương pháp phân tích: Tổng hợp, xử lý logic các tài liệu, giải quyết các vấn đề đặt ra

- Phương pháp so sánh: đối chiếu với các các kết quả nghiên cứu để đưa ra nhận định, chứng minh tính khả khi và hiệu quả của việc xây dựng Bản đồ không gian 3 chiều phục vụ công tác quản lý biên giới trên đất liền

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Như vậy, cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài là ứng dụng công nghệ thông tin và hệ thông tin địa lý xây dựng Bản đồ không gian ba chiều khu vực biên giới Việt Nam - Cămpuchia, Việt Nam - Lào có nội dung đầy đủ, thống nhất với độ chính xác cao, trực quan phục vụ quản lý biên giới Việt Nam trên đất liền

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được xây dựng gồm có phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận, kiến nghị với tổng số 100 trang (cả phần phụ lục)

Lời cảm ơn

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Trần Đình Trí (Khoa Trắc địa - Trường Đại học Mỏ - Địa Chất) và các đồng nghiệp tại Cục Bản đồ/ Bộ Tổng tham mưu

Mặc dù đã được hướng dẫn và chỉ bảo tận tình, song do trình độ còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những sai sót, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1 CÔNG TÁC QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC

VỀ BIÊN GIỚI - LÃNH THỔ TRÊN ĐẤT LIỀN

Trên thế giới giữa các nước có khoảng 315 đường biên giới trên đất liền Chúng có những đặc điểm khác biệt rất lớn và như vậy cách tiếp cận để quản lý biên giới - lãnh thổ cũng rất đa dạng Khó có thể mô tả một cách chi tiết các biện pháp quản lý đó, nhưng có thể xác định được một vài nguyên tắc để quản lý biên giới có hiệu quả Một vài khía cạnh của việc quản lý như phân định và hoạch định biên giới được coi như là một ngành khoa học Hoạch định biên giới không chỉ dừng lại ở việc xác lập xong đường biên giới giữa các quốc gia, mà tiếp sau đó việc quản lý biên giới - lãnh thổ còn có thể ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa các nước, ảnh hưởng trước tiên đến lợi ích của dân cư sống trên các vùng biên giới

Trong số các đường biên giới nói trên, Việt Nam nằm trên bán đảo Đông Dương, ở giữa khu vực Đông Nam Á, có đường biên giới trên đất liền dài khoảng 4.510 km, tiếp giáp với ba nước Trung Quốc, Lào và Campuchia, đường biên giới trên đất liền đi qua 25 tỉnh, bao gồm khoảng 90 huyện, 393 xã phường biên giới Nhìn chung đường biên giới trên đất liền giữa nước ta và các nước láng giềng đã tồn tại và được tôn trọng từ lâu, nhưng về pháp lý đều hình thành trong thời pháp thuộc Có đường biên giới được hình thành từ các ranh giới hành chính (với Lào và Campuchia), có đường biên giới đã là biên giới quốc tế (với Trung Quốc) Tuy nhiên trên các hướng biên giới khác nhau, trải qua các quá trình biến động của lịch

sử, lúc biên giới hòa bình hữu nghị, lúc biên giới xảy ra chiến tranh, cùng với tác động của thiên nhiên trong rất nhiều năm dẫn đến đường biên giới, mốc biên giới ở nhiều khu vực không còn giữ nguyên được hiện trạng, đòi hỏi cần phải được xác lập chính thức về pháp lý cũng như quản lý, bảo vệ và duy trì đường biên giới và các mốc biên giới

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác quản lý biên giới - lãnh thổ

Thông thường, yêu cầu của công tác quản lý biên giới - lãnh thổ bị ảnh hưởng của sáu yếu tố sau:

1 Lịch sử của đường biên giới

Tuổi của đường biên giới có ảnh hưởng sâu sắc đến chiến lược quản lý Các đường biên giới được hình thành rõ ràng qua hàng thế kỷ (như một số đường biên giới ở châu Âu) là những thách thức và phức tạp khác nhau đối với công việc phân định sau này Vì biên giới - lãnh thổ là những yếu tố khẳng định sự tồn tại của các dân tộc, nên nó là biểu hiện của lòng tự trọng và tình cảm của các đân tộc sống trong đường biên giới đó Tuổi của đường biên giới càng cao thì lòng tự trọng và tình cảm của các dân tộc càng cao Đường biên giới trên bộ giữa Việt Nam và các nước láng giềng đã được hình thành và được khẳng định về mặt pháp lý đối với đường biên giới truyền thống giữa các nước, nên mục tiêu của các hoạt động quản

lý đường biên giới là nhằm mục đích củng cố và bảo vệ đường biên giới đó và được thể hiện mang tính nguyên tắc trong quá trình giải quyết vấn đề biên giới giữa Việt Nam và các nước láng giềng

2 Tư cách pháp lý

Những yêu cầu về quản lý các đường biên giới đã được chính thức thoả thuận và hoạch định khác biệt với các đường biên giới chưa bao giờ được đề cập tới trong một văn bản pháp lý nào Cho dù những đường biên giới như thế không có tranh chấp, nhưng vẫn có thể gây khó khăn cho công tác quản lý Chức năng của các biên giới trong các khối Thương mại, Chính trị - Kinh tế khác nhau (EC, NAFTA, ASEAN…) rõ ràng khác với những nước nằm ngoài những khối đó Một vài đường biên giới là khu vực phi quân sự, những đường biên giới khác là lãnh thổ trung lập, có một số là đường biên giới với các lãnh thổ độc lập hay căn cứ quân sự (lãnh thổ của Anh trên đảo Síp)

3 Các dạng đường biên giới

Một trong những mục tiêu của công tác quản lý biên giới là duy trì đường biên giới đã được hoạch định rõ ràng trên thực địa Nói rộng hơn, các đường biên giới trên đất liền có thể đi theo các địa hình tự nhiên (đường biên giới “tự nhiên”) như các con sông, đường phân thủy, hồ; Theo các đặc điểm do con người tạo ra (đường biên giới “dân sinh”) như đường xe lửa, đường bộ trên sa mạc; Hoặc theo

đường thẳng (đường biên giới “hình học”) dựa trên các đường kinh vĩ tuyến, do đó mỗi dạng đường biên giới biểu thị các nhiệm vụ quản lý khác nhau Các đặc điểm tự nhiên như các con sông bị dịch chuyển, các con đường được xây dựng mới có thể gây nên tình trạng không rõ ràng cho đường biên giới, các đường biên giới dạng hình học được thiết lập trước khi có công nghệ định vị GPS cũng có thể không đảm bảo là đường thẳng Nếu không đặt vấn đề về hình dạng của đường biên giới thì quy

mô, chất lượng của công tác hoạch định có thể gây nên sự khác biệt lớn

4 Địa lý tự nhiên

Các đường biên giới trên đất liền có thể đi ngang qua các địa hình tự nhiên

vô cùng đa dạng như vùng núi, đồng bằng, sông suối, hồ, rừng, sa mạc, nên nhiệm

vụ quản lý đường biên giới cũng thay đổi theo những đặc điểm đó Các phương pháp hoạch định, các biện pháp để đi đến các đường biên giới và các yêu cầu về an ninh quốc phòng cũng sẽ khác nhau

5 Địa lý nhân văn

Địa lý nhân văn bao hàm các yếu tố con người (dân tộc, mật độ dân số, ngôn ngữ, văn hóa…) và tự nhiên (việc sử dụng và khai thác tài nguyên, việc phát triển kinh tế - xã hội) trong việc xác định đường biên giới Từ những yếu tố đó, bất kỳ kế hoạch về quản lý, hoạch định biên giới đều phải dựa trên cơ sở nhận thức đầy đủ về địa lý nhân văn ở cả hai phía của đường biên giới

6 Tiếp cận và qua lại đường biên giới

Tại một số khu vực, việc tiếp cận vùng biên giới với mục đích qua lại biên giới hợp pháp cũng khó khăn Việc tiếp cận và qua lại biên giới phụ thuộc vào các yếu tố về giao thông (cơ sở hạ tầng về đường xá, phương tiện giao thông) phụ thuộc vào chế đệ kiểm tra kiểm soát (trạm kiểm tra của các ban ngành khác nhau) Mục đích quản lý biên giới cần phải cho phép người dân được tự do đi, đến và qua lại biên giới trong một khuôn khổ pháp lý, đảm bảo về an ninh Trong thực tế, việc thực thi các chính sách giữa các quốc gia vô cùng đa dạng, tuy nhiên còn nhiều hạn chế về sơ sở hạ tầng giao thông, phương tiện đi lại, hoặc do chính sách kiểm soát an ninh của phía bên này hay bên kia biên giới

1.2 Mục tiêu quản lý biên giới

Trong tiến trình quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ, các họat động quản

lý được tiến hành nhằm đáp ứng nhiều mục đích, bao trùm nhiều nội dung và thông qua nhiều hình thức, phương pháp khác nhau tùy thuộc vào điều kiện, hoàn cảnh cụ thể trong từng thời kỳ phát triển của mỗi quốc gia

Theo đó, các hoạt động quản lý biên giới - lãnh thổ gồm hai nội dung và có mỗi quan hệ mật thiết gắn bó chặt chẽ với nhau nhằm đảm bảo ổn định khu vực biên giới, bảo vệ chủ quyền và những lợi ích cơ bản của mỗi quốc gia, hỗ trợ cho việc phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội… trong nước nói chung và trên khu vực biên giới nói riêng Thứ nhất là việc quan hệ với các nước láng giềng để xác lập đường biên giới và điều chỉnh các hoạt động qua lại biên giới (có thể gọi là quan hệ song phương); thứ hai là nội dung quản lý trong nước đối với việc bảo vệ, duy trì đường biên giới, mốc quốc giới và điều chỉnh các hoạt động phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội liên quan đến khu vực biên giới Hai nội dung này có tác động qua lại lẫn nhau

và kết quả của việc điều hòa cả hai nội dung đó, theo cả hướng tích cực và tiêu cực

có ảnh hưởng lớn đến mối quan hệ láng giềng giữa hai nước có liên quan Vì mang tính ý thức dân tộc, lợi ích quốc gia có tính nhạy cảm, nên nhiều sự kiện hay những tranh chấp nhỏ xảy ra trên khu vực biên giới giữa các nước nếu không được điều chỉnh kịp thời thường dẫn đến các xung đột ảnh hưởng đến các mối quan hệ đối ngoại và đối nội

Như vậy, các mục tiêu chiến lược quản lý biên giới - lãnh thổ của một nước

sẽ phải được xác định trước hết bằng những mục tiêu của chính sách đối ngoại Biên giới thậm chí có thể coi như một công cụ của chính sách đối ngọai, đặc biệt nếu quan hệ giữa các nước láng giềng còn phức tạp Mục tiêu cơ bản của việc quản

lý tốt biên giới được thiết lập nhằm đạt được:

- Duy trì tính ổn định và hòa bình giữa các nước;

- Bảo vệ chủ quyền, an ninh, quốc phòng của mỗi quốc gia và khu vực;

- Phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng biên giới;

- Phát huy tính hiệu quả trong công tác quản lý của chính quyền địa phương;

Đạt được những mục tiêu trên là thể hiện tính thiện chí trong việc hợp tác giữa các nước Trong phần lớn các trường hợp, mặc dù không phải là mục tiêu trực tiếp của việc quản lý biên giới, nhưng mục đích lý tưởng là làm sao đạt được trên mức cùng tồn tại hòa bình bằng việc tiến tới hình thành các vùng biên giới đồng nhất Trừ những khu vực biên giới khó khăn, xa xôi hẻo lánh, thì một số vùng biên giới đều có thể trở thành các khu vực có tiềm năng phát triển kinh tế xã hội

1.3 Nội dung quản lý đường biên giới

1.3.1 Các tính chất đặc thù của công tác quản lý biên giới

1 Tính thời gian giải quyết

Vấn đề khoảng thời gian giải quyết biên giới giữa các nước nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quan điểm, ý đồ giải quyết của mỗi bên, thời điểm tiến hành đàm phán, mối quan hệ giữa hai nước, tình hình chính trị nội bộ và tiềm lực kinh tế mỗi nước Một khi tình hình chính trị nội bộ trong mỗi nước ổn định và

cả hai nước đều mong muốn giải quyết vấn đề biên giới thì thời gian có thể ngắn (biên giới Việt Nam - Lào) Ngược lại đàm phán có thể kéo dài, chủ yếu trong giai đoạn hoạch định và phân giới (biên giới Việt Nam - Campuchia) Hoặc khi quan điểm, ý đồ giải quyết khác nhau thì khó có thể dự đoán được thời gian giải quyết (biên giới Việt Nam - Trung Quốc)

Hiện nay, biên giới của nước ta với Lào trên đất liền là thuộc giai đoạn quản lý; với Trung Quốc và Campuchia thuộc giai đoạn phân định Vì vậy giữa nước ta với các nước láng giềng còn có nhiều đoạn biên giới chưa được giải quyết dứt điểm, giải quyết vấn đề biên giới trên đất liền là một việc khó khăn và lâu dài

2 Tính thời sự của vấn đề biên giới - lãnh thổ

Trong lĩnh vực biên giới, một lĩnh vực mang tính ý thức dân tộc và có độ nhảy cảm cao trong quan hệ giữa các nước, đặc biệt đối với các đoạn biên giới chưa được giải quyết dứt điểm hoặc có tranh chấp, nên việc thường xuyên bám sát, theo dõi những động thái, diễn biến hay các hoạt động xảy ra hoặc có thể xảy ra trong và ngoài nước trên các lĩnh vực đối ngoại, an ninh quốc phòng và kinh tế liên quan đếnđường và vùng biên giới cần được nhanh chóng tổng hợp, phân tích để kịp thời đề

ra các phương án xử lý, nhằm hạn chế tối thiểu những hậu quả có thể xảy ra Các thông tin về những lĩnh vực trên cần được cập nhật thường xuyên từ nhiều nguồn và

từ nhiều cơ quan ban ngành chuyên trách khác nhau, do đó cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các ngành để chuyển về một đầu mối tổng hợp và phân tích

3 Tư liệu về biên giới lãnh thổ

Thông tin - tư liệu pháp lý và lịch sử liên quan đến đường biên giới của bất

kỳ quốc gia nào đều thuộc loại tư liệu lưu trữ vĩnh viễn, cho dù chế độ nhà nước có thể thay đổi và đối với nước ta chúng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc quản lý biên giới - lãnh thổ Mặc dù hệ thống tư liệu loại này được lưu trữ từ thời Phong kiến, qua thời kỳ Thực dân đến nay, cùng với những biến động của lịch sử, các bản gốc của tư liệu này phần lớn bị thất tán Một số còn được lưu trữ tại Cục Lưu trữ nhà nước, một số khác thuộc các kho lưu trữ nước ngoài (Pháp, Nhật, Đài Loan) hoặc thuộc các cá nhân trong và ngoài nước quản lý

4 Tính phối hợp liên ngành

Việc quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ bao gồm nhiều lĩnh vực như đàm phán xác định đường biên giới, bảo vệ và duy trì đường biên giới, quản lý các hoạt động kinh tế, an ninh, văn hóa, xã hội Các lĩnh vực đó bao trùm lên chức năng

và nhiệm vụ của nhiều cơ quan quản lý chuyên ngành và các địa phương có biên giới Vì vậy, nội dung quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ là tổng thể của sự phối hợp chặt chẽ và đồng bộ giữa các chức năng riêng biệt của nhiều bộ, ngành

5 Tính chuyên trách đa ngành

Khi công tác quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ mang tính liên ngành

và được thực hiện trong thời gian dài với cơ cấu tổ chức gọn nhẹ thì việc đào tạo cán bộ chuyên trách có đủ phẩm chất chính trị, năng lực, được đào tạo, xắp xếp thành một hệ thống đồng bộ, vừa đảm bảo tính chuyên môn khác nhau và phục vụ công tác quản lý liên ngành, đáp ứng được yêu cầu nhiệm vụ trước mắt và lâu dài

1.3.2 Căn cư pháp lý và cơ sở cho việc quản lý biên giới

1 Các văn bản hiệp ước và các tài liệu khác

Để quản lý tốt biên giới, cần phải có một khung pháp lý đầy đủ được quy

định rõ ràng, chi tiết, điều chỉnh được mọi đối tượng và hành vi liên quan đến đường biên giới và khu vực biên giới tại mọi thời điểm và có thể dự báo các vấn đề

có thể nảy sinh trong tương lai Ví dụ như việc phát hiện ra tài nguyên thiên nhiên trên đường biên giới, sự thay đổi dòng chảy của các con sông, suối trên đường biên giới và sự thay đổi của các yếu tố tự nhiên khác

2 Cơ sở hạ tầng của đường biên giới

Ở những nơi mà đường biên giới được hoạch định, cơ sở hạ tầng phải luôn được bảo dưỡng ví dụ như các cột mốc, công trình cửa khẩu Các đặc điểm tự nhiên đánh dấu đường biên giới như các con sông, suối phải được theo dõi về sự thay đổi dòng chảy thường xuyên Nơi các đường biên giới được hoạch định nhưng chưa được phân định, đặc biệt là khu đông dân cư gây nhiều khó khăn cho việc quản lý biên giới

1.3.3 Nội dung quản lý biên giới - lãnh thổ

Quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ là sự tác động có tổ chức và điều chỉnh bằng quyền lực pháp luật nhà nước đối với các hoạt động Kinh tế - Văn hoá -

Xã hội và các hành vi hoạt động của con người để duy trì và phát triển các mối quan

hệ Kinh tế - Xã hội và trật tự pháp luật nhằm thực hiện các chức năng và nhiệm vụ của nhà nước trong công cuộc bảo vệ và phát triển kinh tế ở khu vực biên giới, bảo

vệ và thực thi chủ quyền, bảo vệ lợi ích quốc gia trên các tuyến biên giới

Tùy theo chế độ pháp lý về biên giới cũng như các điều ước quốc tế về biên giới đã ký với các nước láng giềng của mỗi quốc gia, việc quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ có nhiều nội dung bao hàm các vấn đề như bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ,

sự ổn định về đường biên giới, mốc biên giới quốc gia; tổ chức thực hiện đầy đủ, chặt chẽ các quy chế quản lý nhà nước về biên giới - lãnh thổ; hợp tác với các nước láng giềng giải quyết tốt các mối quan hệ về biên giới - lãnh thổ, chủ quyền quốc gia Việc bảo đảm thực thi các vấn đề nói trên bao gồm các nội dung quản lý sau:

1 Quản lý việc đi, đến và qua lại biên giới

Quản lý việc đi, đến và qua lại biên giới có quan hệ mật thiết đến việc quản

lý an ninh biên giới Những biên giới “mở” nhất lại là những biên giới cần phải

được quản lý an ninh chặt chẽ nhất Việc qua lại biên giới một cách tốt nhất là ít bị gây phiền hà, rắc rối tại trạm kiểm soát, việc làm thủ tục phải nhanh chóng, thuận tiện Tại hầu hết các quốc gia, có rất nhiều cơ quan tham gia vào quản lý biên giới như Hải quan, Quân đội, Cảnh sát, Kiểm dịch, Vận tải Mức độ “mở” của biên giới kéo theo sự phát triển về cơ sở hạ tầng, như xây dựng khu cửa khẩu, đường giao thông qua biên giới, các công trình dịch vụ khác để tạo thuận tiện cho việc đi, đến và qua lại biên giới

2 Quản lý an ninh biên giới

Các hoạt động an ninh tại biên giới sẽ phụ thuộc vào các mối quan hệ ngoại giao, điều kiện địa lý và tiềm năng phát triển Kinh tế - Văn hoá -Xã hội Các vấn đề

an ninh tạo ra ở biên giới đều được xuất phát từ: những kẻ bị truy nã, người nhập cư bất hợp pháp, buôn lậu, những phần tử phá hoại, khủng bố và các tội phạm khác Những mặt hàng quốc cấm, ma tuý, vũ khí, hàng lậu, văn hoá phẩm đồi trụy Thực phẩm nhiễm bệnh, khách du lịch và động vật bị bệnh truyền nhiễm Ngoài ra còn có nguy cơ bị tấn công quân sự

3 Quản lý tài nguyên xuyên biên giới

Do dân số ngày càng tăng, nguồn tài nguyên thiên nhiên trở nên hiếm hoi, nhu cầu về tài nguyên xuyên biên giới ngày càng lớn, các nguồn tài nguyên này bao gồm: các bồn dầu và khí đốt ở lòng đất giữa các đường biên giới, các khoáng chất, nước ngầm, các khu bảo tồn thiên nhiên, các cánh rừng, đồng cỏ Các địa danh lịch

sử và văn hoá tại các khu vực biên giới cũng là một nguồn tài nguyên đặc biệt

4 Quản lý môi trường biên giới

Trong thời đại ngày nay, không thể có được việc quản lý môi trường biên giới tốt nếu thiếu sự hợp tác qua biên giới, việc phối hợp nhằm mục đích: Bảo vệ các loài động thực vật bị đe dọa diệt chủng Ngăn chặn các hoạt động săn bắn, đánh bắt các động vật hoang dã Kiểm soát hỏa hoạn và ô nhiễm Khuyến khích các hoạtđộng du lịch sinh thái và bảo vệ các công trình nghiên cứu về môi trường

5 Quản lý các sự kiện và tranh chấp biên giới

Điều này diễn ra ở các mức độ khác nhau, rõ ràng nhất là ở cấp quốc gia và ở

cấp địa phương

Những sự kiện xảy ra dọc đường biên giới không được phép làm tác động đến quan hệ chính trị giữa các quốc gia Uỷ ban liên hiệp của các chính phủ về biên giới có trách nhiệm giải quyết các vấn đề này một cách nhanh chóng

Các vấn đề hàng ngày nảy sinh dọc đường biên giới như gia súc bị thất lạc, nguồn nước bị ô nhiễm đều phải được giải quyết nhanh chóng không để lan rộng Các cán bộ của chính quyền địa phương ở hai bên biên giới phải gặp gỡ nhau thường xuyên, có kế hoạch phối hợp giải quyết các vấn đề nảy sinh của địa phương hai bên biên giới

1.4 Biên giới trên đất liền giữa Việt Nam với các nước láng giềng

1.4.1 Biên giới Việt Nam - Trung Quốc

Theo các số liệu lịch sử, đường biên giới giữa Việt Nam với Trung Quốc có chiều dài khoảng 1400 km, nằm ở khu vực địa hình rừng núi hiểm trở có độ cao dần

từ đông sang tây, chủ yếu chạy dọc theo các sống núi, đỉnh núi hoặc theo sông suối Trong đó chạy theo sống núi, đỉnh núi khoảng 1.000km, chạy theo sông suối khoảng 350km, lớn nhất là Sông Hồng chảy từ Trung Quốc qua biên giới vào Việt Nam Về phía Việt Nam có các tỉnh có chung biên giới là Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai, Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn và Quảng Ninh, về phía Trung Quốc là Vân Nam và khu tự trị Quảng Tây Việt Nam có tới 33 huyện, thị xã, thành phố tiếp giáp Trung Quốc, phía Trung Quốc có 14 huyện Đường biên giới giữa Việt Nam với Trung Quốc đã có lịch sử từ hàng ngàn năm, được hình thành và phát triển qua công cuộc dựng nước và giữ nước của cha ông ta

Khi Pháp chiếm đóng nước ta thì chính phủ Pháp đã thay mặt Việt Nam ký kết "Hiệp ước hòa bình, hữu nghị và thương mại" tại Thiên Tân vào ngày 9/6/1885 Hiệp ước Thiên Tân chỉ nêu các vấn đề tổng quát về phân định lãnh thổ nên về sauPháp và Trung Quốc đã ký hai Công ước để chi tiết hóa việc phân định biên giới là Công ước 1887 và Công ước 1895

Ngay từ những năm 50 của thế kỷ 20, Việt Nam và Trung Quốc đã nhận thức

rõ yêu cầu khách quan của việc chuẩn xác lại đường biên giới trên đất liền giữa hai

nước Từ giữa những năm 70, hai Bên cũng đã tiến hành đàm phán về vấn đề biên giới, lãnh thổ, song chưa đi tới thỏa thuận Từ tháng 2 năm 1979 đến 1986 đã diễn

ra chiến tranh và xung đột quân sự trên vùng biên giới Do vậy, mãi đến năm 1991, sau khi bình thường hoá quan hệ hai nước mới bắt tay vào đàm phán thực chất

Sau một thời gian khá dài đàm phán, thương lượng, ngày 30/12/1999 Việt Nam và Trung Quốc đã ký Hiệp ước biên giới trên đất liền Ngày 27/12/2001, hai nước đã tiến hành cắm mốc quốc gia đầu tiên tại cửa khẩu Móng Cái - Đông Hưng Mặc dù gặp nhiều khó khăn do có nhận thức khác nhau về cách thức triển khai và phương pháp thực hiện nhưng đến ngày 31/12/2008, hai Bên đã kết thúc toàn bộ công tác phân giới, cắm mốc biên giới trên đất liền giữa Việt Nam và Trung Quốc theo đúng thỏa thuận giữa lãnh đạo cấp cao hai nước

Đến nay, thực địa toàn tuyến biên giới Việt - Trung dài khoảng 1.400 km đã được phân giới xong với việc cắm gần 2.000 cột mốc, trong đó có trên 1.500 cột mốc chính và trên 400 cột mốc phụ Hệ thống mốc giới này đã được đánh dấu, ghi nhận và mô tả phù hợp với địa hình thực tế một cách khách quan, khoa học, chi tiết Nếu so sánh với đường biên giới của các nước trên thế giới, đường biên giới trên đất liền Việt Nam - Trung Quốc được đánh giá là có mức độ cột mốc dày đặc và rõ ràng nhất, được xác định theo phương pháp hiện đại và quản lý bằng phương thức tiên tiến, đảm bảo tính trung thực và bền vững, lâu dài

Ngày 14/7/2010, Việt Nam và Trung Quốc đã chính thức tuyên bố Nghị định thư phân giới cắm mốc tuyến biên giới trên đất liền và các hiệp định có liên quan Đây là tiền đề vững chắc để xây dựng biên giới Việt - Trung trở thành đường biên giới hòa bình, hữu nghị và cùng phát triển

1.4.2 Biên giới Việt Nam - Lào

Đường biên giới giữa cộng hòa xã chủ nghĩa Việt Nam với nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào với chiều dài khoảng 2070 km hoàn toàn nằm ở khu vực địa hình rừng núi hiểm trở, độ cao lớn, mức độ chia cắt địa hình mạnh, chủ yếu chạy theo sống núi, đỉnh núi của vùng núi tây bắc và của dãy Trường Sơn Các tỉnh của Việt Nam có chung biên giới với Lào là Điện Biên, Sơn La, Thanh Hóa, Nghệ An,

Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam, Kon Tum Các tỉnh phía Lào là Phông Xa Lỳ, Luông Pha Băng, Hủa Phăn, Xiêng Khoảng, Bô Ly Khăm Xay, Khăm Muộn, Xa Van Na Khet, Xa La Van, Sê Koông, Át Ta Pư

Đường biên giới giữa nước ta với Lào đã được hình thành từ lâu đời qua quá trình lịch sử và khá ổn định Đường biên giới này chính thức do chính phủ Pháp hoạch định trong thời kỳ Pháp đô hộ ở Đông Dương và được Pháp vẽ trên bản đồ Bonne tỷ lệ 1:100.000 do Sở Địa dư Đông Dương xuất bản vào năm 1954 và gần năm 1954 Sau khi giành được độc lập, ba nước Việt Nam - Lào - Campuchia đã thống nhất giải quyết vấn

đề biên giới do lịch sử để lại theo nguyên tắc của luật quốc tế Theo đó, các nước công nhận đường ranh giới hành chính do thực dân để lại vào thời điểm giành được độc lập là đường biên giới quốc tế Các Hiệp ước về biên giới ký kết giữa ba nước đều lấy đường ranh giới hành chính do Pháp vẽ trên bản đồ Bonne tỷ lệ 1:100.000 của Sở Địa dư Đông Dương xuất bản vào năm 1954 và gần năm 1954 nhất làm căn cứ để giải quyết vấn đề biên giới

Tuy nhiên, đường biên giới giữa Việt Nam - Lào được xác định trên bản đồ Bonne trải qua gần 100 năm tồn tại với sự tác động của thiên nhiên, con người và tình hình quản lý thực tế, đường biên giới giữa hai nước trên thực địa đã có một số thay đổi, đòi hỏi phải được xác định lại một cách rõ ràng Do vậy, tháng 02/1976, lãnh đạo hai nước Việt Nam - Lào đã cho ý kiến về nguyên tắc giải quyết vấn đề biên giới giữa hai nước Việt Nam và Lào là vẫn cơ bản dựa theo đường biên giới trên bản đồ tỷ lệ 1:100.000 của Sở Địa dư Đông Dương năm 1954 Dựa trên nguyên tắc này, qua 4 đợt đàm phán trong Uỷ ban liên hợp Việt - Lào về hoạch định biên giới, ngày 18/7/1977 hai nước ký Hiệp ước Hoạch định biên giới Việc phân giới cắm mốc đường biên giới dài 2067 km bắt đầu tiến hành ngày 25/7/1978 và đến 24/8/1984 thì kết thúc Ngày 24/01/1986 hai nước ký Hiệp ước bổ sung ghi nhận những điểm điều chỉnh đường biên giới đã hoạch định năm 1977, ký nghị định thư ghi nhận kết quả phân giới cắm mốc Ngày 01/3/1990 hai nước ký Hiệp định quy chế biên giới

Năm 2003 hai bên đã hoàn thành và ký kết bộ bản đồ đường biên giới quốc gia Việt Nam - Lào tỷ lệ 1:50.000 gồm 63 mảnh để thống nhất hệ thống mốc trên các tuyến biên giới đất liền Đồng thời Việt Nam và Lào đã thống nhất xây dựng Dự

án tăng dày và tôn tạo hệ thống mốc quốc giới Việt Nam - Lào với số lượng mốc cần tăng dày tôn tạo là 850 mốc được phân bố trên toàn tuyến với khoảng cách trung bình từ 2-3 km/mốc suốt chiều dài 2067 km biên giới, giới hạn thời gian từ

2008 - 2014

1.4.3 Biên giới Việt Nam - CamPuChia

Đường biên giới trên đất liền giữa nước Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam và nước Cộng hòa nhân dân Campuchia dài 1137 km được chia làm hai phần: phần phía bắc nằm ở khu vực địa hình rừng núi và cao nguyên của nam dãy Trường Sơn, nơi đây các sông suối phần lớn bắt nguồn từ đỉnh dãy Trường Sơn chảy theo hướng tây về Campuchia; phần phía nam nằm ở khu vực thuộc đồng bằng Sông Cửu Long, độ cao địa hình thấp với hệ thống kênh rạch chằng chịt Đường biên giới giữa Việt Nam và Campuchia được hình thành qua quá trình lịch sử, hiện tiếp giáp với 10 tỉnh của Việt Nam (30 huyện và 101 xã, phường) và 9 tỉnh của Campuchia,

có 9 cửa khẩu quốc tế, 9 cửa khẩu quốc gia, 30 cửa khẩu phụ

Trải qua các triều đại phong kiến, giữa Việt Nam và Campuchia đã hình thành đường biên giới lịch sử nhưng chỉ là những ranh giới vùng - miền Trong thời

kỳ thực dân, biên giới hai nước chủ yếu là đường ranh giới hành chính và được chính quyền Pháp thể hiện trên 26 mảnh bản đồ Bonne tỷ lệ 1:100.000 do Sở Địa dư Đông Dương xuất bản, thông dụng trước năm 1954

Sau khi hòa bình lập lại ở Đông Dương năm 1954, Việt Nam và Campuchia cùng chấp nhận đường biên giới hiện tại giữa hai nước do chính quyền thực dân đểlại Tuy nhiên, trải qua gần 100 năm tồn tại với sự tác động của thiên nhiên và tình hình quản lý thực tế, đường biên giới giữa hai nước trên thực địa đã có một số thay đổi, đòi hỏi phải được xác định rõ Trong các năm 1964, 1966, 1975 và 1976, Chính phủ Việt Nam và chính quyền của Campuchia đã xúc tiến một số cuộc đàm phán, thương lượng về biên giới giữa hai Nước nhưng không đạt được thỏa thuận nào Từ

1982 -1985, hai Bên đã tiến hành đàm phán và đã ký kết được 4 Hiệp ước, Hiệp định về biên giới, trong đó có Hiệp ước Hoạch định biên giới quốc gia Việt Nam - Campuchia ký ngày 27/12/1985 và có hiệu lực từ ngày 22/02/1986 Sau khi Hiệp ước hoạch định biên giới năm 1985 có hiệu lực, hai Nước đã tiến hành phân giới được hơn 200/1.137 km đường biên và cắm được 72/322 mốc dự kiến Tuy nhiên, đến năm 1989, vì những lý do nội bộ, phía Campuchia đã đề nghị không làm tiếp và

từ đó đến nay công tác phân giới cắm mốc biên giới giữa hai Nước bị ngưng trệ

Từ năm 1999 - 2005, đàm phán Việt Nam - Campuchia về biên giới đã được

nối lại trong khuôn khổ Ủy ban liên hợp Hai Bên đã ký kết "Hiệp ước giữa nước

CHXHCN Việt Nam và Vương quốc Campuchia bổ sung Hiệp ước hoạch định biên giới quốc gia năm 1985" và bắt đầu có hiệu lực từ ngày 06/12/2005 sau khi hai

Nước tiến hành trao đổi các văn kiện phê chuẩn

Năm 2006, hai Bên đã thống nhất vị trí và số lượng mốc cần cắm trên toàn tuyến là 374 cột mốc, tiến hành rà soát chuyển vẽ đường biên giới từ bản đồ Bonne lên bản đồ UTM để phân giới cắm mốc, đồng thời cắm thí điểm một số mốc trên các cửa khẩu quốc tế Hiện nay, hai Bên đang tiếp tục rà soát chuyển vẽ đường biên giới và tổ chức phân giới cắm mốc trên thực địa, nhằm hoàn thành việc phân giới cắm mốc trên toàn tuyến biên giới trong năm 2012

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BẢN ĐỒ SỐ KHÔNG GIAN 3 CHIỀU 2.1 Một số khái niệm cơ bản

Mô hình số bề mặt (DSM) là một mô hình số độ cao miêu tả bề mặt mặt đất

và bao gồm cả các đối tượng vật thể trên đó như nhà cửa, cây, đường giao thông

Mô hình số độ cao (DEM) và mô hình số địa hình (DTM) là các mô hình số

miêu tả bề mặt mặt đất nhưng không bao gồm các đối tượng vật thể trên đó

Mô hình bản đồ 3D (3D cartographic model - 3DCM) là mô hình mô tả trừu

tượng (có khái quát hoá) một hay nhiều khía cạnh của thế giới thực

Mô địa hình 3D (3D topo-cartographic model – 3DTCM) là mô hình bề mặt

mặt đất bao gồm các đối tượng vật thể trên đó được khái quát hoá và ký hiệu hoá ở một mức độ nhất định theo nguyên tắc bản đồ

Mô hình địa hình 3D hay còn gọi là Bản đồ không gian ba chiều là bản đồ số

trong đó bề mặt mặt đất và các đối tượng vật thể trên đó được khái quát hoá, ký hiệu hoá ở một mức độ nhất định theo nguyên tắc bản đồ, được gán thuộc tính và hiển thị trong môi trường lập thể (sau đây gọi tắt là bản đồ 3D)

Mô hình số độ cao DEM

Đây là một nội dung rất quan trọng của bản đồ 3D Tất cả các yếu tố nội dung khác của bản đồ đều được thể hiện trên nền DEM

Các đối tượng địa hình 3D

Một cách sơ lược ta có thể phân bố các đối tượng này thành hai nhóm, khác nhau về nguyên tắc thể hiện

Các đối tượng nằm ngay trên bề mặt DEM: Nhóm đối tượng này bao gồm các đối tượng dạng đường, vùng, điểm không có thể tích nằm ngay trên bề mặt DEM như đường giao thông, bãi cỏ, điểm khống chế

Các đối tượng nằm nổi trên bề mặt DEM: Nhóm này bao gồm nhà, các công

trình xây dựng, tường rào, các loại dây dẫn, các đối tượng thực vật có chiều cao tương đối lớn so với mặt DEM

Tóm lại, cấu trúc của bản đồ 3D bao gồm: nền DEM, dữ liệu đồ họa 2D hoặc 3D của các đối tượng địa hình, dữ liệu thuộc tính gắn với dữ liệu đồ họa này và tất

cả được hiển thị trong môi trường 3D theo nguyên tắc bản đồ

2.2.1 Mô hình số độ cao DEM

DEM thường được thể hiện ở hai dạng TIN hoặc GRID

Cấu trúc DEM dạng lưới đều (GRID)

Ở dạng này DEM còn được gọi là DEM dạng lưới ô vuông quy chuẩn hay

ma trận độ cao (altitude matrix) Các điểm độ cao trong DEM dạng này được bố trí theo khoảng cách đều đặn trên hướng tọa độ X,Y để biểu diễn địa hình Trong mô hình số độ cao dạng này tọa độ mặt phẳng của một điểm mặt đất bất kỳ có độ cao Z

(Zij) được xác định theo số thứ tự (i, j) của ô lưới trên hai hướng

DEM dạng lưới đều là một mô hình bề mặt có cấu trúc đơn giản, có khối lượng số liệu nhỏ nhất, dễ sử dụng, dễ xử lý Độ chính xác của DEM được xác định bởi khoảng cách mắt lưới và để tăng độ chính xác phải giảm khoảng cách giữa các mắt lưới Các đối tượng đặc trưng, chẳng hạn các đỉnh hay các đường phân thuỷ, tụ thủy không thể được miêu tả chính xác hơn độ rộng của mắt lưới Đối với các vùng bằng phẳng, độ chính xác không cao thì lưu trữ DEM ở dạng lưới đều, còn ở vùng

độ cao biến đổi phức tạp mô hình số độ cao dạng GRID khó có thể diễn tả được cấu trúc chi tiết địa hình nếu không có giảm đáng kể về kích cỡ ô lưới Trong một số trường hợp đường đồng mức nội suy từ DEM dạng này cũng biểu diễn không chính xác địa mạo Để khắc phục nhược điểm trên của mô hình số độ cao dạng GRID người ta còn biểu diễn DEM dưới hình thức Mạng tam giác không đều (TIN)

Cấu trúc DEM dạng tam giác không đều (TIN)

TIN là từ viết tắt của mạng tam giác không đều (Triangulated Irregular Networks) Đây là mô hình dạng vector, có cấu trúc topo mạng đa giác khá phức tạp, lấy điểm làm đơn vị và xét xem mỗi điểm sẽ được kết nối với các điểm liền kề nào để tạo ra tam giác TIN là một tập hợp của các tam giác liền kề, không chồng

đè, không có tam giác đảo (tam giác nằm bên trong một tam giác khác), được tạo nên từ các điểm phân bố không đồng đều với tọa độ X, Y và giá trị độ cao Z Mô hình TIN với cấu trúc dữ liệu dạng vector dựa trên các điểm, đường và vùng có phân bố không đồng đều và thường được chia ra thành các tập hợp điểm (masspoints) và các đường breakelines Mô hình TIN thường được xây dựng áp dụng thuật toán Delaunay để tối ưu hoá việc thể hiện bề mặt địa hình Ý tưởng chủ đạo của thuật toán này là tạo ra các tam giác mà xét một cách tổng thể càng có dạng gần với tam giác đều càng tốt Nói một cách chính xác hơn thì tam giác Delaunay là tam giác thoả mãn điều kiện đường tròn ngoại tiếp bất kỳ một tam giác nào đều không chứa bên trong nó đỉnh của các tam giác khác

Mô hình TIN có khối lượng số liệu lớn, khá phức tạp khi xử lý nhưng nó cũng tránh được việc lưu trữ thừa thông tin và có khả năng mô tả các biến đổi địa

hình phức tạp, chính xác hơn dạng lưới ô vuông quy chuẩn

Mỗi một dạng DEM dạng lưới đều (GRID DEM) hay dạng tam giác không đều (TIN DEM) đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định Có một số ứng dụng thì cần DEM ở dạng GRID, một số ứng dụng khác lại cho kết quả tốt hơn nếu

có DEM ở dạng TIN Nhiều thuật toán phân tích dòng chảy tính toán lưu vực sông hay phân tích thuỷ văn các vùng ngập lụt được phát triển trên mô hình GRID DEM Còn nếu trong các ứng dụng cụ thể nào đó mà các thông tin vi địa hình (micro relief information) được coi là quan trọng thì mô hình TIN có thể tỏ ra có ưu thế hơn Hai dạng này của DEM có thể được chuyển đổi qua lại lẫn nhau, các phần mềm hiện có đều cung cấp công cụ để thực hiện quá trình chuyển đổi này

Để tận dụng ưu điểm của cả 2 loại mô hình số độ cao biểu diễn theo lưới ô vuông và lưới tam giác, Giáo sư Ebner (người Đức) đã đề xuất phương án kết hợp

cả 2 dạng biểu diễn trên để xây dựng mô hình số độ cao được gọi là mô hình số độ cao hỗn hợp ô vuông - tam giác (GRID - TIN - DEM)

Hình 2.2: DEM và cấu trúc mô hình dạng TIN

2.2.2 Các đối tượng địa hình 3D

Các đối tượng nằm ngay trên mặt DEM dạng đường như sông, suối, đường giao thông, dạng điểm như các điểm khống chế có thể được mô tả bằng các dữ liệu 2D hoặc 3D Đối với dữ liệu 3D chúng có thể được thể hiện độc lập và chính xác vị trí của mình trong môi trường không gian ba chiều, không phụ thuộc vào dữ liệu DEM làm nền cho chúng Trường hợp nếu các đối tượng này chỉ có tọa độ X, Y chúng cũng có thể được bổ sung tọa độ Z từ mô hình DEM bằng một phép chiếu

vuông góc đơn giản Các đối tượng dạng vùng như các bãi cát, bãi cỏ, sân thường chỉ có tọa độ X, Y Để thể hiện trong không gian ba chiều chúng sẽ được đẩy lên mặt DEM và được thể hiện bằng các ký hiệu tương ứng

Các đối tượng nằm nổi trên mặt DEM có độ cao riêng gồm nhóm các đối tượng dạng vùng như nhà và các công trình xây dựng, các đối tượng dạng đường như hàng rào, tường vây, các loại đường dây truyền tải, các đối tượng dạng điểm như cột điện, cây cối Các đối tượng này có cấu trúc phức tạp hơn Để mô tả chúng ngoài tọa độ X, Y cần có các giá trị độ cao: giá trị Z là độ cao của mặt DEM tại vị trí đối tượng và giá trị h là độ cao riêng của đối tượng so với mặt DEM hoặc độ cao thực H của đối tượng trong không gian ba chiều

Trên các bản đồ 3D, chi tiết của các khu đô thị, nhà và các khối nhà là nhóm đối tượng được quan tâm rất nhiều về cách thể hiện Nhóm đối tượng này khá đa dạng về cấu trúc hình học Chúng có thể được thể hiện chi tiết bằng các mô hình 3D thực mà mỗi nút đều mang giá trị X, Y, H hoặc được khái quát hoá ở các mức độ khác nhau phụ thuộc vào LoD (level of detail) Một cách thể hiện đơn giản là nhà được đẩy lên từ đường viền đáy nhà nằm trên mặt DEM một khoảng bằng chiều cao riêng h của nhà thành một hình hộp

2.2.3 Cấp độ chi tiết (LoD) của bản đồ 3D

Quá trình xây dựng Bản đồ 3D có thể chia thành hai bước chính, đầu tiên phải tạo khung, sau đó mới phủ lên trên các lớp bề mặt và gắn thêm các đối tượng khác Cụ thể là:

Bước 1: Xây dựng mô hình hình học (modeling) bao gồm xây dựng DEM và

mô hình hoá các đối tượng địa hình 3D

Bước 2: Hiển thị trực quan (visualistion) các đối tượng của mô hình

Khi thiết kế mô hình mô phỏng thế giới thực, người thiết kế khó có thể xây

có được một mô hình giống thế giới thực 100% Mô hình càng giống với thực tế thì dung tích dữ liệu càng lớn và tốc độ hiển thị càng chậm và chi phí xây dựng mô

hình càng cao Khái niệm cấp độ chi tiết (LoD - Level of Detail) được đưa ra để

diễn tả mức độ chi tiết, sự giống nhau giữa Bản đồ 3D và thế giới thực

Ở bước 1 - Xây dựng mô hình hình học, LoD sẽ quyết định độ chi tiết của các đối tượng như độ chính xác của DEM, những chi tiết nào của bề mặt đất có thể

bỏ qua, những công trình kiến trúc nào phải được thể hiện và thể hiện đến mức nào, những tiểu tiết nào có thể được khái quát hoá

Ở bước 2 - Hiển thị trực quan, LoD sẽ quyết định về mặt hình thức đối tượng

sẽ được thể hiện giống với hình ảnh thực đến mức nào Có hai xu hướng thể hiện trái ngược nhau Một là ký hiệu hoá tối đa các đối tượng theo các nguyên tắc bản đồ (symbolisation) Hai là cố gắng thể hiện các đối tượng càng giống với hình ảnh thực càng tốt (photo-realistic) Người thiết kế phải chọn được một điểm dừng hợp lý giữa hai xu hướng này LoD áp dụng ở bước xây dựng mô hình DEM, mô hình hình học các đối tượng 3D trên DEM và ở bước hiển thị trực quan phải đồng đều

Trong một bản đồ 3D lý tưởng, mỗi đối tượng phải có nhiều cách thể hiện khác nhau (multi-presentation - multi-LoD) cho các mức độ chi tiết khác nhau Trong đó dữ liệu được chia thành các mảnh nhỏ (tile) Ba bộ dữ liệu ở ba cấp độ chi tiết (độ chi tiết cao, trung bình và thấp) được lưu trữ cho từng mảnh nhỏ đó Để tạo

ra một hình ảnh phối cảnh của mô hình, mỗi mảnh nhỏ sẽ được thể hiện ở một cấp

độ chi tiết nhất định phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí theo dõi đến mảnh đó Mối liên hệ giữa khái niệm tỷ lệ của Bản đồ địa hình 2D và LoD của bản đồ 3D có nhiều điểm tương đương Chúng đều liên quan đến độ chính xác và mức độ khái quát hoá của các đối tượng

Khi làm việc với dữ liệu dạng số, tỷ lệ bản đồ đầu tiên thể hiện tương quan giữa kích thước của đối tượng trong file số và trên bản in Nhưng không chỉ như thế, dữ liệu thường được tạo ra cho một tỷ lệ nào đó và chất lượng của dữ liệu cũng phù hợp với các qui định đề ra cho loại tỷ lệ đó về độ chính xác, mức độ khái quát hoá cũng như phạm vi bao trùm của từng tờ bản đồ Tương tự như thế đối với Bản

đồ 3D, độ chi tiết, độ chính xác của DEM phải tương đồng với cách thể hiện của các đối tượng nằm trên mặt DEM

Ở các tỷ lệ nhỏ, trên Bản đồ địa hình 2D rất nhiều đối tượng được thể hiện nửa tỷ lệ hoặc phi tỷ lệ Trên Bản đồ 3D ở tỷ lệ này, độ cao riêng h hay độ rộng, độ

dài trên mặt phẳng ngang của các đối tượng nằm trên mặt DEM thường là không đáng kể so với độ chính xác, hay chênh cao của DEM Người xem không có ấn tượng nhiều khi xem chúng được dựng lên trong môi trường 3D cho một khu vực rộng đúng như kích thước thực của một tờ bản đồ tỷ lệ nhỏ Các đối tượng nổi trên mặt đất dường như nằm ép sát xuống mặt DEM Ở các tỷ lệ lớn, chúng nổi lên và cho người khảo sát ấn tượng rõ ràng hơn

Hình 2.3: Cấp độ chi tiết (LoD) đối với các đối tượng nhà, khối nhà

2.2.4 Một số kỹ thuật hiển thị đồ họa

Gán chất liệu bề mặt (texture mapping) là một kỹ thuật được áp dụng nhiều trong hiển thị đồ họa Đó là động tác gắn hình ảnh lên bề mặt của đối tượng, thí dụ người ta chụp ảnh các bề mặt của ngôi nhà và gắn các ảnh này lên các mặt tương ứng của đối tượng trong mô hình Quá trình này cho kết quả rất giống với hình ảnh thực tế nhưng cũng tăng dung lượng và thời gian xử lý lên rất nhiều nên thường chỉ được áp dụng với những khu vực nhỏ, đòi hỏi độ chi tiết cao

Trong bước hiển thị trực quan (visualistion), ngoài kỹ thuật gán chất liệu bề mặt (texture mapping) kỹ thuật rendering hay vờn bóng (shading) là một kỹ thuật được áp dụng để tăng khả năng cảm nhận độ sâu của người quan sát, những vùng sáng tối được tạo thể hiện mức độ được chiếu sáng từng bề mặt của đối tượng bởi nguồn sáng từ một góc nhất định Vờn bóng địa hình (hillshading) cũng đã được áp dụng rất nhiều để thể hiện bề mặt địa hình trong bản đồ 2D truyền thống và đối với bản đồ 3D, kỹ thuật này càng tạo ra những cảm giác thật hơn về bề mặt địa hình cũng như về các đối tượng khác nằm trên đó

Các đối tượng của bản đồ có thể được thể hiện và vờn bóng bằng các phương pháp khác nhau Để có kết quả càng đẹp thì thời gian hiển thị càng tăng qua các phương pháp rendering chính:

- Wireframe là phương pháp rendering nhanh nhất, chỉ thể hiện đường

khung xương chính của đối tượng

- Solid shading được thực hiện tương đối nhanh, mỗi đối tượng được tạo

bóng theo một cách duy nhất

- Smooth shading: chậm hơn, mỗi bề mặt được tạo bóng khác nhau

- Phong shading: rất chậm, góc cạnh của đối tượng cũng được tạo bóng

- Ray tracing: cực kỳ chậm trên các máy tính thông dụng, mỗi điểm của đối

tượng đều được tạo bóng khác nhau

Trên thực tế, smooth shading cho cảm giác tương đối thực và tốc độ hiển thị chấp nhận được khi chạy trên các máy tính thông thường

2.2.5 Các cách khảo sát Bản đồ 3D

Để quan sát Bản đồ 3D, cách đơn giản nhất là tạo ra các hình ảnh phối cảnh

từ các điểm quan sát khác nhau tới trong môi trường lập thể (snapshort) Đây chỉ là các ảnh (jpg, tif) bình thường có thể xem được bằng bất kỳ phần mềm hiển thị ảnh nào Ưu điểm của cách hiển thị này là sự đơn giản, không cần đến phần mềm phức tạp đã dùng để xây dựng Bản đồ 3D và nếu chọn các điểm quan sát hợp lý cũng có thể tạo ra được hình ảnh rất đặc trưng về khu vực được quan tâm Nhược điểm của cách hiển thị này là người quan sát không được chủ động định hướng và cũng không truy cập và phân tích được các nội dung thuộc tính quan trọng của dữ liệu bản đồ

Cũng có thể tạo ra các đoạn hoạt ảnh (animation) khi người quan sát di chuyển trong môi trường lập thể của Bản đồ 3D (walking-driving through hoặc flying over) Đó là quá trình tạo ảo giác với người quan sát chuyển động từ từ trong không gian ảo của Bản đồ 3D bằng cách ghi liên tiếp những hình ảnh phối cảnh quan sát được rồi hiển thị lại các hình ảnh đó đủ nhanh, sao cho mắt cảm thấy hình ảnh chuyển động tương đối tự nhiên không bị giật Đường chuyển động của người

quan sát thường được chọn trước để khảo sát được các nội dung quan trọng của khu vực một cách tốt nhất Các file này thường ở dạng avi hoặc mpg có thể xem bằng các phần mềm xem phim hiện có rất nhiều Các ưu, nhược điểm cũng tương tự như cách quan sát đầu

Từ Bản đồ 3D, có thể export dữ liệu thành định dạng wrl và khảo sát các nội dung địa hình trong một phần mềm duyệt được phát triển bằng VRML - ngôn ngữ

mô hình hoá thế giới thực Với các công cụ của các trình duyệt VRML, người quan sát có thể chủ động định hướng và chuyển động khi quan sát mô hình nhưng vẫn không có khả năng phân tích dữ liệu như của GIS

Người quan sát cũng có thể chủ động xác định vị trí quan sát, định hướng quan sát và chuyển động trong môi trường lập thể của Bản đồ 3D, truy cập các thông tin thuộc tính cần thiết về các đối tượng trong khu vực và tiến hành phân tích thông tin bằng cách đưa các thuật toán chuyên môn vào Đây là điều kiện khảo sát khu vực quan tâm tốt nhất, nó cũng đòi hỏi cấu hình máy cao, phần mềm thành lập

và các kỹ năng định hướng, phân tích khá phức tạp trong môi trường lập thể

2.3 Từ Bản đồ địa hình 2D đến Bản đồ 3D

Trong quá trình thành lập Bản đồ địa hình 2D truyền thống một số thông số kích thước không gian đã được khái quát hoá và ký hiệu hoá theo các qui định thành lập bản đồ địa hình Chúng được dùng để phân nhóm đối tượng từ đó quyết định hình thức thể hiện của đối tượng Một số thông số được thể hiện thông qua các ghi chú dạng text

Để xây dựng Bản đồ 3D một cách hiệu quả nhất trong điều kiện Việt Nam đòi hỏi phải nắm vững các qui định thành lập bản đồ địa hình 2D, các dữ liệu cần

có, cách tổ chức và hiển thị chúng trong môi trường lập thể Từ đó đưa ra nguyên tắc tái tạo các nội dung đã được khái quát hoá, ký hiệu hoá của bản đồ 2D cho Bản

đồ 3D và trong trường hợp cần thiết đưa ra phương án bổ sung cập nhật thêm thông tin từ thực địa hoặc các nguồn dữ liệu khác Tuỳ vào đặc tính của từng đối tượng

mà các nội dung này của bản đồ 2D sẽ được xử lý theo các cách khác nhau

So với bản đồ truyền thống 2D, Bản đồ 3D có ưu thế hơn rất nhiều Nó cho

phép quan sát từ những góc nhìn và từ những khoảng cách khác nhau Hệ thống ký hiệu trên Bản đồ 3D cũng gần với hình ảnh thực của các đối tượng địa hình hơn, người đọc bản đồ có thể nhận biết các đối tượng nhiều hơn bằng trực giác, không đòi hỏi nhiều kỹ năng đọc bản đồ hay phải tham khảo phần chú giải ký hiệu Mặt khác vì Bản đồ 3D là bản đồ số, những đối tượng vẫn được thể hiện theo nguyên tắc

ký hiệu hóa, các ký hiệu này cũng có thể hiện đa dạng hơn về hình thức, màu sắc không bị hạn chế như đối với bản đồ in

Tuy nhiên, việc định hướng trong môi trường lập thể của bản đồ 3D cũng có nhiều điểm khác biệt so với bản đồ 2D Trên bản đồ 2D, mép khung trên của bản đồ bao giờ cũng là hướng Bắc, khung dưới là hướng Nam, còn trong môi trường lập thể của bản đồ 3D, hướng quan sát luôn thay đổi nên cần có một cách định hướng khác cho người quan sát

2.4 Các ứng dụng của Bản đồ 3D

Bản đồ 3D, được tổ chức như một GIS gồm nền DEM và các đối tượng địa hình có cấu trúc dữ liệu dạng vector được gắn kết với các thuộc tính, được hiển thị trong không gian ba chiều có thể được coi là một sản phẩm bản đồ rất hiện đại, có thể cung cấp cho người dùng thông tin về địa hình cần thiết cho rất nhiều ứng dụng

Đầu tiên, đây là sản phẩm bản đồ và ứng dụng đơn giản nhất là dùng để quan sát rất trực quan Người dùng có thể chủ động sử dụng các công cụ di chuyển và định hướng trong môi trường lập thể của Bản đồ 3D, tự nhận biết tìm tòi khảo sát thông tin cần thiết qua hình thức thể hiện của các đối tượng cùng với các hiểu biết chuyên môn của mình

Mặt khác, với các chức năng phân tích của GIS kết hợp với các thuật toán chuyên ngành người dùng có thể chắt lọc các thông tin từ các đối tượng Bản đồ 3D

và sau đó đưa ra các sản phẩm mới với các nội dung chuyên môn Nhiều trường hợp cần phải đưa thêm các dữ liệu chuyên ngành vào để kết hợp với dữ liệu địa hình trong bài toán phân tích Các nguyên tắc hiển thị của Mô hình địa hình cũng có thể được tái sử dụng cho việc hiện thị kết quả đầu ra trong các ứng dụng này

1 Các ứng dụng dựa trên DEM

DEM là một nội dung chính của Bản đồ 3D nên một trong những ứng dụng chính của Bản đồ 3D là các ứng dụng từ DEM Đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện về DEM và phân tích rất chi tiết nên ở đây chỉ xin điểm qua các ứng dụng này

- Qui hoạch, thiết kế và xây dựng;

- Khảo sát, thăm dò địa chất;

- Viễn thông;

- Hàng không;

- Quân sự;

- Khí tượng thuỷ văn;

- Nắn chỉnh, tham chiếu địa lý các ảnh vệ tinh;

- Ứng dụng trong multimedia và computer games

Tuy nhiên trong Bản đồ 3D còn có các đối tượng địa hình khác nằm trên DEM với các thông tin chi tiết được hiển thị rất thực Yếu tố này đã mở rộng hơn nữa các ứng dụng của Bản đồ 3D so với DEM, xin điểm ra đây các ứng dụng đặc trưng nhất

2 Ứng dụng trong thiết kế xây dựng hạ tầng cơ sở

Thiết kế - qui hoạch là một trong những lĩnh vực rộng lớn rất cần Bản đồ 3D

Từ thiết kế giao thông, đô thị, công trình công cộng, nhà máy thuỷ điện đều cần đến các thông tin chính xác để nghiên cứu tình trạng hiện thời, tính toán khối lượng đào đắp để đưa ra phương án tối ưu, lên kế hoạch giải toả và tái định cư, hiển thị mô hình thiết kế, lấy ý kiến đóng góp, trình phê duyệt

3 Ứng dụng trong giám sát thiên tai, cứu hộ cứu nạn

Việc mô hình hoá vùng lưu vực sông dựa trên dữ liệu địa hình 3D, dữ liệu về lượng mưa, lượng nước bị giữ lại và sức chứa của lưu vực có thể được dùng để đưa

ra các dự báo về khoảng thời gian, phạm vi ngập lũ và đề xuất các biện pháp phòng ngừa Trong quá trình đang xảy ra thiên tai dựa trên các nội dung của Bản đồ 3D, cơ quan phụ trách có thể đưa ra các quyết định tức thời, chính xác về việc di rời dân và tài sản, giảm nhẹ thiệt hại về người và của, đánh giá thiệt hại và đưa ra các biện

pháp cứu trợ hiệu quả

Phòng chống cháy rừng, phòng chống sụt lở đất cũng có thể tiến hành một cách rất hiệu quả dựa trên thông tin của Bản đồ 3D Từ DEM, dữ liệu về lớp phủ thực vật kết hợp với các thông tin về lượng mưa, chiều gió, độ ẩm, chất đất có thể đưa ra các cảnh báo, các phản ứng tức thời và các phương án nhằm giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra

4 Ứng dụng trong viễn thông

DEM cũng đã được ứng dụng để thiết kế các trạm phát sóng, tiếp sóng dựa trên phân tích về vùng thông hướng nhìn Gần đây với quá trình đô thị hoá rất nhanh thì Bản đồ 3D hoặc một biến thể của nó là mô hình thành phố 3D có thể cung cấp thông tin đầy đủ hơn cho việc chọn các vị trí tối ưu để xây dựng trạm thu phát, đảm bảo việc truyền phát sóng được hiệu quả nhất

5 Ứng dụng trong hàng không

Với ưu điểm về môi trường hiển thị ba chiều rất giống với thế giới thực, Bản

đồ 3D được sử dụng cho các ứng dụng mô phỏng địa hình trong lĩnh vực quân sự, hàng không Bằng cách kết hợp các nội dung Bản đồ 3D với cơ sở dữ liệu của sân bay, các công ty phần mềm có thể cung cấp cho các sân bay công cụ để thiết lập một hệ thống phòng tránh các va chạm hàng không, cảnh báo tiếp cận sân bay và quản lý các chuyến bay Việc bay mô phỏng dùng trong việc huấn luyện phi công cũng sẽ có tính hiện thực hơn nếu có các thông tin mô hình địa hình kết hợp với hệ thống định vị GPS thời gian thực đặt trên máy bay

6 Ứng dụng trong quân sự

Trong quân sự Bản đồ 3D có thể sử dụng phục vụ tác chiến, phân tích địa hình cho các hoạt động chiến trường như: phân tích tầm nhìn hay khả năng cơ động của các trang thiết bị cơ giới… Các ứng dụng tiêu biểu khác của DEM trong quân

sự là phục vụ dẫn đường cho tên lửa và thiết kế mạng thông tin liên lạc Các ứng dụng trong quân sự cũng đòi hỏi phải có các chức năng hiển thị mạnh như các công

cụ hiển thị hình ảnh động trong các mô hình mô phỏng tác chiến

7 Ứng dụng trong du lịch

Trong du lịch, việc tạo những tua du lịch ảo trên nền Bản đồ 3D giúp khách hàng có khái niệm rõ ràng hơn về những nơi mình sẽ đến và cảnh quan ở đó, đây cũng là một cách tiếp cận thị trường hiệu quả Khách du lịch có thể thực hiện việc quan sát ba chiều để tìm hiểu cảnh quan thiên nhiên của vùng được quan tâm Họ cũng có thể được cung cấp các thông tin về cơ sở hạ tầng, khách sạn, các hoạt động vui chơi, giải trí … nhờ các công cụ hỏi đáp của GIS

8 Ứng dụng trong giáo dục

Các ứng dụng trong giáo dục phần lớn dựa trên các sản phẩm multimedia hiển thị thế giới thực thiết kế riêng cho học sinh nhất là trong môn địa lý, lịch sử Các sản phẩm này tăng khả năng tiếp thu bài giảng và gây được hứng thú rất lớn đối với học sinh

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Các nghiên cứu khoa học trong nước tập trung nhiều vào nghiên cứu thành lập Mô hình số độ cao DEM và các ứng dụng của DEM trong các lĩnh vực khác nhau Gần đây Cục Bản đồ Việt Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường) cũng như Cục Bản đồ/ BTTM đã có nhiều đề tài nghiên cứu về DEM phủ trùm phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên, phục vụ thành lập bản đồ địa hình DEM độ chính xác cao phục

vụ phòng chống lũ lụt, phục vụ cứu hộ cứu nạn, mô phỏng địa hình trong huấn luyện chiến đấu Trên thực tế, các đơn vị sản xuất sử dụng công nghệ thành lập bản

đồ từ ảnh máy bay đều tạo DEM như một sản phẩm trung gian trong dây chuyền sản xuất của mình

Có nhiều nghiên cứu về việc thể hiện các yếu tố địa hình trong môi trường 3D Một số dự án cũng đã hiển thị sản phẩm trong môi trường lập thể, phần lớn chúng được xây dựng cho một khu vực nhỏ trên nền đồ họa, thường không được gán các thông tin thuộc tính Một số sản phẩm được thể hiện giống hình ảnh thực thường gặp trong kiến trúc, qui hoạch và mô phỏng chiến trường

NXB Bản đồ thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, chuyên sản xuất các sản

phẩm chính thường là bản đồ trên giấy Dạng thứ nhất là Bản đồ trên nền vờn bóng địa hình, các bản đồ này giúp người đọc nhận biết các đối tượng dễ dàng hơn Từ các số liệu như đường bình độ, điểm độ cao người ta tiến hành thành lập mô hình DEM sau đó đưa vào phần mềm để qui định các thông số chiếu sáng và tạo file vờn bóng Dạng sản phẩm thứ hai là bản đồ cảnh quan, lớp phủ thực vật được phủ lên

mô hình DEM, các yếu tố giao thông cũng được phủ lên DEM Trên nền địa hình số các đối tượng quan trọng cần làm nổi bật được thể hiện nổi trên nền Bản đồ tạo ra một nội dung rõ nét về địa hình cũng như bố cục của chuyên đề cần thể hiện

Công ty Ảnh Địa hình thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, cũng đang tiến hành tạo dữ liệu đầu vào cho hệ thống thông tin địa lý Thành phố Hà Nội (HanoiGIS) Ảnh máy bay (tỷ lệ 1:8000) dùng để thành lập Mô hình địa hình tỷ lệ 1:2000 Ngoài các nội dung của Mô hình địa hình tỷ lệ 1:2000 theo qui định, chiều cao của nhà và khối nhà được quan tâm đặc biệt Thông số về chiều cao này được xác định khi đo vẽ lập thể ảnh máy bay hoặc bằng điều tra ngoại nghiệp và sẽ được lưu trữ ở dạng đồ họa

Trung tâm công nghệ thông tin và hệ thống thông tin địa lý (DITAGIS) cũng tiến hành xây dựng DIGIS 1.0 trên nền ArcViewGis với các module mở rộng được phát triển phục vụ cho các ứng dụng quản lý đô thị Số liệu của quận 5 Thành phố

Hồ Chí Minh được dùng để thử nghiệm và hiển thị trực quan lập thể ở mức độ đơn giản với đối tượng chính là các khối nhà

Từ năm 2005 Cục Bản đồ/BTTM đã tiến hành nghiên cứu xây dựng phần

mềm “Viết vẽ văn kiện tác chiến trên nền địa hình 3 chiều”, bước đầu đã có thể

bố trí các đối tượng lên bề mặt địa hình 3D; tạo ra bước đột phá về công nghệ, cho phép điều khiển các đối tượng hoạt động trong không gian 3 chiều như chuyển

động, bắn đạn, hiệu ứng nhấp nháy, khói nổ Đề tài “Xây dựng sa bàn ảo trên cơ

sở nền địa hình số độ cao của Google Earth” cho phép nghiên cứu địa hình một

cách nhanh chóng, linh hoạt và trình chiếu văn kiện tác chiến trên nền địa hình 3D Sản phẩm này đã mô phỏng địa hình với các đối tượng 3D, tạo sa bàn ảo phục vụ giảng dạy tại các Học viện nhà trường trong quân đội Năm 2007 trong chương

trình “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bản đồ số trong tác chiến không gian 3

chiều”, Cục Bản đồ/BTTM tiếp tục hướng nghiên cứu nhằm xây dựng chương trình

mô phỏng chiến trường với sự cộng tác của Công ty Cổ phần phần mềm Hài Hòa, trên cơ sở kế thừa và phát triển các kết quả nghiên cứu trước đây Hiện nay, đề tài

đã thành công phục vụ công tác nghiên cứu, huấn luyện của các đơn vị

Năm 2003, tại Học viện Kỹ thuật quân sự đã xây dựng đề tài “Nghiên

cứu lập phương án tác chiến trên mô hình số 3 chiều, thử nghiệm quy trình làm việc cộng tác trên mạng”, đây là đề tài nghiên cứu về mô phỏng chiến trường 3D

đầu tiên ở Việt Nam Trên cơ sở thành công của đề tài, nhóm đề tài tiếp tục phát

triển đề tài cấp Bộ Quốc phòng “Hoàn thiện quy trình lập phương án tác chiến

trên địa hình số 3 chiều, tạo sa bàn điện tử quân sự”

Viện Công nghệ thông tin - BQP, gần đây cũng đã tiến hành nghiên cứu

đề tài về 3D map trên cơ sở ứng dụng phần mềm SpaceEyes3D (của Cộng hòa

Pháp) Đã sử dụng dữ liệu mô hình số độ cao hiện có để xây dựng văn kiện tác chiến trên nền địa hình số 3D

Học viện Hải Quân Việt Nam (Nha Trang) cũng đã đầu tư xây dựng Hệ thống Mô phỏng lái tàu TRANSAT của Nga Quân chủng Phòng không - Không quân cũng đầu tư phần mềm mô phỏng cho cabin tập lái máy bay Trong đó Cục Bản đồ/BTTM chịu trách nhiệm cung cấp toàn bộ cơ sở dữ liệu địa hình số 3D

Hình 2.4: Sa bàn ảo được xây dựng trên nền bản đồ 3D

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Bản đồ 3D và 3D GIS đã được nghiên cứu lý thuyết kỹ và cũng có khá nhiều ứng dụng thực tế ở nước ngoài nhiều nghiên cứu lý thuyết cũng như kết quả của một số ứng dụng thực tế đã được công bố Sau đây là một số lĩnh vực chính đã được nghiên cứu liên quan đến Bản đồ 3D và 3D GIS

Bản đồ vùng núi cao (high moutain cartography): Lĩnh vực này được nhiều

nhà bản đồ quan tâm Nhiều kết quả nghiên cứu đã được đưa ra bởi các chuyên gia Phân viện bản đồ thuộc Học viện công nghệ Zurich (Thụy Sỹ); Trường Tổng hợp Viên (Áo); Trường Tổng hợp Oregon (Mỹ) Nhiều kết quả nghiên cứu tập trung vào các phương pháp hiển thị địa hình vùng núi cao ở tỷ lệ trung bình và nhỏ, như kỹ thuật chọn màu để thể hiện mặt DEM, vờn bóng, trải nét các sườn dốc đứng, phủ bản đồ raster hay ảnh viễn thám lên mặt DEM Một số nghiên cứu khác lại quan tâm đến công nghệ thành lập DEM bằng các nguồn ảnh viễn thám cho các khu vực này Nhiều kết quả thử nghiệm được đưa ra cho các vùng núi DEM là yếu tố chính được quan tâm trong các nghiên cứu này Các yếu tố như thuỷ hệ, dân cư, giao thông, thực phủ nếu có chỉ được đặt phẳng trên mặt DEM

Mô hình thành phố ba chiều (3D city model): Đây cũng là một hướng nghiên

cứu dành được nhiều quan tâm của ngành bản đồ, viễn thám và đã có nhiều ứng dụng Khoa bản đồ và trắc địa ảnh của các trường đại học của Đức đã công bố nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này Dữ liệu được thành lập với độ chi tiết rất cao Đối tượng được quan tâm nhiều ở đây là nhà và các khối nhà Một số nghiên cứu tập trung vào vấn đề cấu trúc topology của dữ liệu và cách thể hiện nhiều cấp độ chi tiết trong một mô hình thành phố 3D bằng một ngôn ngữ mô hình hoá Từ khía cạnh trắc địa ảnh, vấn đề tái tạo lại mô hình 3D thực của nhà và các khối nhà từ ảnh máy bay trong môi trường lập thể với mục đích giảm thiểu điều tra thực địa Vấn đề khái quát hoá tự động các chi tiết của mô hình hình học các khối nhà để cố gắng làm giảm kích thước dữ liệu cũng được đặt ra

Trong thực tế, mô hình thành phố 3D được chính quyền nhiều thành phố ở châu Âu quan tâm Bước đầu, họ xây dựng mô hình thành phố 3D dựa trên nền bản

đồ địa chính, độ cao của các khối nhà được xác định với độ chính xác tương đối từ các nguồn có sẵn Sau đó, song song với việc cập nhật mô hình, họ tìm cách xác định lại độ cao cho từng khối nhà một cách chính xác và toàn diện hơn từ các nguồn

dữ liệu mới như ảnh máy bay tỷ lệ lớn, ảnh laser chụp từ máy bay Nhiều nước Tây

Âu trong đó có Đức, Hà Lan đã có ảnh laser chụp từ máy bay tỷ lệ lớn phủ trùm Tuy nhiên, trên thực tế, ngay cả với các nước Tây Âu, việc xây dựng mô hình thành phố 3D chính xác và cập nhật là quá trình rất lâu dài và tốn kém khi thực hiện với

cả một thành phố Các mô hình thành phố 3D của Mỹ được thành lập ở các mức độ chi tiết khác nhau từ cuối những năm 90 và đã từng đưa lên các trang Web cho phép người dùng có thể truy cập dễ dàng qua Internet

Bản đồ địa chính 3D: Với các khu nhà chọc trời xuất hiện ngày càng nhiều,

các căn hộ trong các khu nhà cao tầng trở thành dạng bất động sản rất được quan tâm Hội Trắc địa Quốc tế (FIG) đã tổ chức hội thảo về Địa chính 3D (3D cadastres) tại Delf (Hà Lan) Các vấn đề được quan tâm nhiều là quan hệ topology giữa các đối tượng của bản đồ địa chính trong môi trường 3D thực, quá trình chuyển tiếp từ

hệ thống địa chính 2D sang hệ thống địa chính 3D Giới thiệu hệ thống đăng ký đất đai trong đó các bất động sản trong các khu nhà cao tầng đều được coi là khối, mỗi đỉnh của khối đều có tọa độ X, Y, Z Trong mỗi tầng được thể hiện bằng một bản vẽ 2D, mỗi bất động sản được gán thêm thuộc tính của tầng

Mô phỏng chiến trường: Những năm gần đây, thuật ngữ "Tự động hoá chỉ

huy" được nhắc tới nhiều trong các cuộc chiến tranh khu vực do quân đội Mỹ và đồng minh tiến hành, như chiến tranh Vùng Vịnh, chiến tranh Nam Tư, chiến tranh Iraq Ưu điểm nổi trội của hệ thống này chính là khả năng làm chủ tình hướng trên chiến trường, cho phép thực hiện các hoạt động tác chiến từ xa, mô phỏng 3D hình thái chiến trường, triển khai phối hợp kịp thời các hoạt động, đồng thời đánh giá và

dự báo các tình hướng, đưa ra giải pháp xử lý nhanh chóng, chính xác, nâng cao hiệu quả hoạt động tác chiến hiện đại Trong Quân đội Mỹ, mọi hoạt động quân sự, huấn luyện, diễn tập, chiến đấu, thực hành đổ bộ trên biển, trên không Trước khi triển khai thực binh đều được thử nghiệm trên sa bàn ảo 3D, mô phỏng theo kịch