ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ 4.

Cập nhật: 25/12/2021
Gs. TSKH. Đặng Hùng Võ
Chủ tịch Hội Trắc địa, Bản đồ và Viễn thám Việt Nam

Đến nay, ai cũng phải thừa nhận rằng lịch sử phát triển nhân loại luôn gắn với lịch sử phát triển công nghệ. Dưới góc nhìn của Diễn đàn Kinh tế Thế giới (World Economic Forum) thì lịch sử phát triển công nghệ được chia thành 4 giai đoạn: Cơ khí hóa (1.0);Điện khí hóa (2.0); Tin học hóa (3.0); Thông tin và trí tuệ nhân tạo (4.0). Dưới góc nhìn của nhà tương lai học Alvin Toffler thì nhân loại được phát triển trải qua 3 nền văn minh: Nông nghiệp; Công nghiệp và Thông tin. Giữa văn minh nông nghiệp và công nghiệp là quá trìnhmáy móc thay thế cho lao động chân tay; giữa văn minh công nghiệp và thông tin là quá trình máy móc thay thế cho lao động trí óc. Trên thế giới hiện nay, quá trình phát triển của nền văn minh thông tin đang diễn ra mạnh mẽ tại các nước công nghiệp phát triển và bắt đầu hình thành tại các nước đang phát triển.

Ngành đo đạc – bản đồ có mặt ngay từ buổi đầu khi loài người xây dựng nền văn minh Nông nghiệp, được sử dụng như một công cụ nhằm xá định đất đai tự khai phá, phạm vi lãnh thổ thuộc quyền của những nhóm người khác nhau. Khi bước chân của loài người tiến xa hơn, phát hiện ra trái đất là một hình dạng cầu khép kín thì ngành đo đạc đã phân ra một nhánh nghiên cứu về trái đất trên phạm vi toàn cầu, đó là lĩnh vực trắc địa mà lúc đầu docác nhà toán học đảm nhiệm. Từ đó, nhiều người gọi là ngành trắc địa – bản đồ, là ngành sản xuất thông tin về trái đất thông qua quá trình đo đạc từ phạm vi toàn cầu cho tới các phạm vi lãnh thổ rộng, hẹp khác nhau. Nói gọn lại, quá trình đo đạc là quá trình thu nhận thông tin về trái đất; quá trình lập bản đồ là lập mô hình bề mặt đất với độ sâu hoặc cao khác nhau. Tất cả những thông tin thuộc lĩnh vực đo đạc và bản đồ đều được gọi là thông tin địa lý.

Trong kỷ nguyên thông tin, con người thu thập tất cả các loại thông tin khác nhau có liên quan tới hoạt động của con người và ngoại cảnh. Các thông tin này đều có hai thuộc tính quan trọng nhất là thông tin đó xảy ra tại đâu (địa điểm nào) và vào lúc nào (thời điểm nào). Đó chính là thông tin về không gian và thời gian trên mặt đất, vì loài người đang sống trên mặt đất. Vì vậy, thông tin địa lý được thu nhập tại một thời điểm nhất định được gọilà các thông tin quy chiếu của những thông tin khác. Nói cách khác, tất cả mọi thông tin đều có thể được thể hiện trên một hệ thống thông tin địa lý thống nhất gắn với thời gian.Điều này cho thấy, thông tin địa lý đóng vai trò rất quan trọng trong kỷ nguyên thông tin,có khả năng tạo dựng mô hình bề mặt đất từ phạm vi một căn nhà, một khu vực, một quốcgia cho tới toàn cầu. Mô hình được thiết lập bằng một hệ thống điểmcó các tọa độ không gian và thời gian. Tùy theo công nghệ của từng giai đoạn mà hệ thống điểm mô tả mô hình có thể thay đổi khác nhau.

Trong suốt quá trình phát triển của loài người từ những ngày đầu tiên cho tới thập kỷ 80 của thế kỷ trước, việc xác định toạ độ không gian các điểm chi tiết của mô hình được đo đạc bằng các phương tiện, dụng cụ đo góc và đo cạnh, được mô tả bằng hình học phẳngtrong phạm vi hẹp và hình học cầu, tiếp theo là hình học ellipsoid trên phạm vi rộng vàtoàn cầu. Đến giai đoạn những năm cuối thập kỷ 80, công nghệ vệ tinh và công nghệ thôngtin đã tạo dựng được một phương pháp thu nhận thông tin hoàn toàn mới cho ngành đo đạcvà bản đồ. Đây là cơ hội rất lớn để ngành đo đạc và bản đồ phát triển, thiếtlập được hệthống đo đạc – bản đồ 3.0, hay đo đạc và bản đồ số.

Trong giai đoạn này, việc xác định tọa độ không gian địa lý cho tất cả các điểm trên thế giới đều thực hiện được bằng phương pháp định vị toàn cầu GPS gắn với thời gian thực. Đến đây, vấn đề trắc địa toàn cầu trên khoảng cách xa coi như đã hoàn toàn được giải quyết. Hệ toạ độ toàn cầu thống nhất đã được thế giới xác lập mang tên WGS-84 (WorldGeodetic System). Từ đây, lưới trắc địa quốc tế IGS (International GPS Service) đã được các quốc gia thống nhất thành lập. Dựa vào lưới WGS, lưới toạ độ của mỗi khu vực, mỗi quốc gia được kết nối trong một hệ thống thống nhất toàn cầu. Điều quan trọng hơn, với độ chính xác đo rất cao của công nghệ GPS và sự dễ dàng kết nối toạ độ thống nhất giữa các quốc gia, bài toán quan trắc dịch chuyển của các mảng lục địa đã được giải quyết hoàn toàn. Hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được quân đội Mỹ thử nghiệm thành công và đã được Tổng thống Mỹ Ronald Reagan quyết định cho phép sử dụng vào mục đích dân sự từ năm 1983. Đến nay, trên thế giới đã có 5 hệ thống tương tự GPS, mang tên chung là GNSS (Global Navigation Satellite System)

Từ năm 2000, trên thế giới, các nhà khoa học đã bắt đầu tư duy và tiến hành nghiên cứu hệ thống tọa độ động toàn cầu, hệ toạ độ cũng dịch động theo những hoạt động của trái đất. Đây là một bước tiến mới trong việc chuyển từ khái niệm tĩnh sang khái niệm động của những đối tượng vẫn được cho rằng tĩnh nhất.

GPS vào Việt Nam khá sớm, đã được thử nghiệm thành công vào năm 1990 và tham gia ngay vào quá trình hoàn thiện lưới toạ độ quốc gia và xây dựng hệ quy chiếu toạ độ thống nhất VN-2000, được đo nối với lưới trắc địa quốc tế IGS. Mặc dù vậy, trắc địa thế giới và Việt Nam lúc này cũng mới chỉ đạt mức 3.0, ở dạng công nghệ số nhưng chưa đạt được 3 yếu tố cốt lõi của thế hệ 4.0 là kết nối trực tuyến (online), theo thời gian thực (realtime) và xử lý thông minh (smart).

Một mình hệ thống GNSS không thể đảm nhận nhiệm vụ xây dựng mô hình bề mặt đất, kể cả khái quát chung hay chi tiết. Phương pháp tốt nhất để thu nhận được thông tin chi tiết về bề mặt trái đất là sử dụng hệ thống các loại máy quét phù hợp đặt trên các thiết bị chuyển động trên không, trên bộ, trên mặt nước, dưới nước, v.v. Bằng nhiều loại công nghệ khác nhau như chụp ảnh quang học, chụp ảnh radar, quét LiDAR, thu nhận sóng âm thanh, v.v. các máy quét thu nhận tín hiệu để thiết lập được các chi tiết về mô hình cần lập.Các máy quét này được đặt trên các thiết bị chuyển động mà thiết bị chuyển động đó lại được kết nối với hệ thống trạm GNSS thì chúng ta hoàn toàn có thể tính toán được hệ thống tọa độ không gian và thời gian thực của mô hình. Đến lúc này, hệ thống các thiết bị chuyển động mang máy quét có thể hoạt động thông minh nhờ trí tuệ nhân tạo thì chúng ta có được đo đạc và lập bản đồ hoàn toàn 4.0. Mô hình bề mặt trái đất được xác định theo không gianvà thời gian thực, kết nối trên phạm vi toàn cầu, cập nhật thường xuyên làm cho mô hình luôn thể hiện đúng thực tế. Đến đây, có thể thấy cơ hội thứ 2 cho phát triển ngành đo đạcvà bản đồ đã tới, phát triển thế hệ 4.0.

Sau một thời gian khá dài, mãi tới 2015, Chính phủ Việt Nam mới quyết định cho phép đầu tư Dự án xây dựng hệ thống trạm CORS (continuous operating reference stations), được coi như một một hệ thống lưới toạ độ hiện đại, làm cơ sở để phát triển hệ thống đo đạc và bản đồ 4.0 và những nhiệm vụ khác có liên quan tới định vị và dẫn đường. Hệ thống CORS của Việt Nam bao gồm 65 trạm GNSS, trong đó: 24 trạm CORS có nhiệm vụ thuần túy trắc địa, được bố trí trên phạm vi toàn quốc với khoảng cách trung bình giữa các trạm từ 150 – 200km và 41 trạm có chức năng quan trắc độ biến động vỏ trái đất trên phạm vi hẹp, được bố trí tại 3 khu vực: Đồng bằng Bắc Bộ và Thanh Hóa; khu vực miền Trung và Tây Nguyên; khu vực Nam Bộ với khoảng cách trung bình giữa các trạm từ 50 – 80km.

Như vậy, hệ thống trạm CORS của Việt Nam cũng đã được đầu tư, nhưng quá muộn so với nhiều nước trong khu vực như Malaysia, Thái Lan, Indonesia, v.v. Sau khi được đầu tư, hoạt động vẫn chưa được hiệu quả. Mặt khác, một mình hệ thống trạm CORS chỉ như một hạ tầng cần thiết. Rất phải quan tâm tới hệ thống các máy quét trong nhiều môi trường lớp bề mặt đất khác nhau. Hệ thống các máy quét chưa được đầu tư đồng bộ và hệ thống. Ngay một trạm thu ảnh vệ tinh do Pháp xây dựng cũng cần phải được duy trì hoạt động theo đúng chức năng thiết kế.

Ở tất cả các nước phát triển trên thế giới, đến nay người ta luôn coi việc hoàn thiện, nâng cấp hệ thống thông tin không gian địa lý như một nhiệm vụ trọng yếu, phải đi trước một bước trong phát triển công nghiệp 4.0. Trước hết, thông tin địa lý theo thời gian thực là thông tin quy chiếu cho mọi thông tin khác. Trước đây, công nghệ lạc hậu, dữ liệu đo đạc và bản đồ không thể gắn với thời gian thực, mô hình bề mặt đất thể hiện trên bản đồ chỉ đủ để phục vụ quy hoạch cho tương lai hoặc ghi nhận những biến động để đưa vào lưu trữ. Đến nay, khi công nghệ đo đạc và bản đồ đã đủ khả năng thoả mãn yêu cầu 4.0 thì mô hình bề mặt đất luôn đồng nhất với bề mặt đất trên thực tế. Con người có thể tác động vào bề mặt trái đất thông qua mô hình và mô hình cũng ghi nhận ngay được hiện trạng thực tế. Lúc này, con người không chỉ quy hoạch trên mô hình đã cũ mà còn theo dõi được mọi thực tế đang diễn ra khi triển khai quy hoạch. Mọi biến động bề mặt đất do bất kỳ yếu tố nào gây ra cũng được ghi nhận và xử lý kịp thời.

Trong cơ hội 4.0 hiện nay của đo đạc và bản đồ, Việt Nam thể hiện quá chậm chân. Điều này có tác động tiêu cực tới sự phát triển của Việt Nam trong phát triển của thời kỳ nền văn minh thông tin. Nói chung, từ trước đến nay, Việt Nam chưa coi trọng vai trò của thông tin địa lý. Đây cũng là thể hiện của tư duy pháp triển chưa bắt kịp yêu cầu phát triển.Từ năm 2011, Liên Hợp Quốc đã tổ chức Diễn đàn hàng năm về thông tin địa lý và phát triển với sự tham gia của nhiều quốc gia, trong đó Hàn Quốc luôn thể hiện là một quốc giacó nhiều kinh nghiệm trong sử dụng thông tin địa lý vào phát triển kinh tế.Việt Nam đã có những đóng góp vào Chương trình quan trắc mạng lưới Châu Á – Thái Bình Dương (PCGIAP); Chương trình Bản đồ toàn cầu; Chương trình địa giới hành chính cấp hai; Nhóm chuyên gia địa danh của Liên Hợp quốc, v.v. nhưng còn hạn chế, gần như không gửi các chuyên gia đi dự các hội nghị quốc tế trong lĩnh vực này, ít tham gia vào mạng lưới điểm toạ độ quốc tế trên đất Việt Nam…vv

Loài người đang sống trên trái đất. Thì việc cần phải biết rõ đầu tiên là bề mặt trái đất của chúng ta thế nào, để từ đó biết cách tác động sao cho có lợi nhất cho con người. Trong giai đoạn 3.0, đo đạc và bản đồ Việt Nam đã thực hiện tốt việc chuyển đổi sang công nghệ số. Bước vào giai đoạn 4.0, yêu cầu của đo đạc và bản đồ là thực hiện kết nối dữ liệu theo thời gian thực dựa trên các giải pháp đo đạc lập bản đồ rất nhanh để cập nhật một hệ thống dữ liệu địa lý theo thời gian thực chính xác và đầy đủ.

Phòng Khoa học, ĐT,HTQT & TC