Nội suy đường đồng mức

Nội suy đường đồng mức rất quan trọng trong việc thành lập bản đồ. Khi đo độ cao, người ta không thể nào đo hết tất cả các điểm trên mặt đất mà chỉ đo một số điểm điển hình. Để thể hiện bề mặt đó, dĩ nhiên phải tiến hành nội suy bề mặt. Trên sơ sở bề mặt đó, đường đồng mức sẽ được vẽ ra. Hầu như phần mềm bản đồ hay GIS nào cũng hỗ trợ việc nội suy bề mặt và vẽ đường đồng mức. Trong phần này, tôi chỉ nói về nội suy bề mặt trên ArcGIS. Giả sử tôi có dữ liệu các điểm độ cao như sau :

Để thực hiện nôi suy, thanh công cụ 3D Analyst, được bật lên (View/Toolbars/3D Analyst). Trên thanh công cụ này, vào Interpolate to Raster, bạn sẽ thấy có các mục Inverse Distance Weighted, Spline hay Kriging. Đó là các thuật toán dùng để nội suy. Mỗi thuật toán có cách tính cũng như các thông số nhập khác nhau. Đơn giản nhất là thuật toán IDW. Do đó, tôi sẽ sử dụng cái này, còn 2 thuật toán còn lại sẽ tìm hiểu sau bởi chúng hơi phức tạp. Bấm vào mục Inverse Distance Weighted thì menu sao sẽ hiện ra.

Chỗ Input points khai báo tên layer sử dụng để nội suy. Z value field khai bao trường độ cao. Power khai báo số mủ của hàm nghịch đảo khoảng cách. Search radius type chọn loại bán kính tiềm kiếm. Bán kính tiềm kiếm khai báo phạm vi mà những giá trị trong đó được xem là lân cận với điểm cần tính. Những điểm lân cận này được dùng để tính giá trị của điểm cần tính. Có hai loại có thể khai báo trong phần này là Variable hay Fixed.

Fixed sử dụng khoảng cách để xác định một vòng tròn mà những điểm nằm trong đó là những điểm lân cận. Ngoài ra còn cần thêm thông số số điểm tối thiểu. Số điểm tối thiểu là số điểm điểm nằm trong vòng tròn đó dùng để tính. Nếu trong vòng tròn đó, số điểm nhỏ hơn số điểm cần tính thì vòng tròn đó sẽ được mở rộng đến khi có đủ số điểm. Bán kính và số điểm này sẽ cố định khi tính trên tất cả các vị trí cần tính.

Variable sử dụng số điểm để ước tính giá trị điểm cần tính. Chương trình sẽ tìm những điểm xung quanh điểm cần tính đến khi đủ số điểm như khai báo thì sẽ thực hiện tính toán. Ngoài ra, còn có thông số maximum distance, thông số này sẽ giới hạn phạm vi tìm kiếm số điểm. Nếu số điểm chưa đủ nhưng vượt quá maximum distance thì không tìm nữa mà sẽ thực hiện tính luôn.

Use barrier polylines là tùy chọn hỏi người dùng có dùng barrier không. Barrier là một tập những đường phân chia để giới hạn phạm vi tiềm kiếm. Như các đường phân chia đất liền với sông, đường phân chia các dạng địa hình,…

Output Cell Size khai báo kích thước cell của ảnh raster tạo ra. Thường để mặc định.

Output Raster khai báo đường dẫn đến thư mục chứa ảnh raster kết quả.

Click Ok để thực hiện, tùy khu vực lớn hay nhỏ, các thông số nhập mà thời gian ước tính nhanh hay chậm. Kết quả như hình bên dưới.

Để vẽ các đường đồng mức, trên thanh 3D Analyst, chọn Surface Analysis/Contour. Giao diện sẽ xuất hiện

Input surface khai báo ảnh raster nội suy ở trên.

Phần Contour definition định nghĩa một số yếu tố của đường đồng mức như khoảng cao đều (contour interval), đường đồng mức cái (base contour). Z factor sử dụng để hiệu chỉnh đơn vị đường đồng mức, chẳng hạn, nếu dữ liệu bản đồ ở đơn vị là mét, muốn vẽ đường đồng mức đơn vị ở feet thì z factor là 3.28 (vì 1 mét = 3.28 feet ^_^).

Output features khai báo đường dẫn lưu đường đồng mức tạo ra. Click Ok, kết quả như sau

Vấn đề ở đây là làm thế nào phần mềm vẽ được đường đồng mức như vậy từ dữ liệu raster?  Raster gồm nhiều pixel hình vuông mà sao đường đồng mức lại trơn vậy ?

Các vấn đề này sẽ giải quyết sau.

NNS