|
Ngày 21 tháng 4 năm 2024, Viện Khoa học Trung quốc (Chinese
Academy of Sciences) trình làng bộ bản đồ nguyệt chất (Geologic Atlas of the Lunar Globe) với
tỷ lệ 1:2.5 triệu, và độ phân giải cao nhất, đầu tiên trên thế giới.
 |
|
Đây là kết
quả của sự phối hợp dữ kiện từ các chuyến bay Chang’e (Hằng Nga) của Trung quốc, Chandrayaan-1 (Nguyệt Xa) của Ấn độ và Lunar Reconnaissance Orbiter của NASA. Hình “Chị Hằng mặt rổ” trong
tựa bài này là 1 bản đồ mới nhất của mặt trăng dưới dạng 3D! Gần 13 năm trước,
ngày 16 tháng 11 năm 2011, NASA đã công bố bản đồ mặt trăng với độ phân giải cao nhất thời bấy
giờ (1 pixel = 100 m), như trong hình bên phải. Ngày xưa, người ta vẽ bản đồ để giúp con người hiểu rõ hơn về nơi mình đang sống, để dự thảo các chương trình thủy lợi, tổ chức hành chính, thuế vụ, nhất là trước khi bắt đầu cuộc chiến chinh. Bây giờ, con người chưa sống trên mặt trăng, nhưng người ta lại đua nhau tạo bản đồ mặt trăng (càng ngày càng chính xác); ắt hẳn phải có ý đồ! |
|
|
Sẵn dịp “nói chuyện
trên trời”, bạn có biết ngày xưa người Trung quốc từng vẽ bản
đồ sao Đôn Hoàng vào thời nhà Đường (705-710) như trong hình bên phải, hay không? Đến thời nhà Tống (960–1279) nhà bác học Tô Song thiết kế và ấn hành hình vẽ bản đồ sao trong luận thuyết Xinyi Xiangfayao (新儀象法要) vào năm 1094 (như trong hình dưới đây). Điểm đáng chú ý trong bản đồ sao này là cách vẽ và trình bày bản đồ trên 1 mặt phẳng (2D) với nhiều kinh tuyến tương tự như trong các bản đồ thế giới hiện nay. Người chuyên môn gọi cách vẽ này là Mercator projection - chiếu hình cầu lên bề mặt của hình trụ. |
|
 |
Cũng vào thời kỳ này, Tô Song thiết lập
1 “đồng hồ chạy bằng nước” cao 5 tầng, để đo thời gian, đồng
thời để biểu hiện vị trí của các vì sao và địa cầu trong không gian vào thời điểm
đó! Bên phải là hình quả cầu của Tô Song, được tái thiết gần đây; các ghi chú
trên mặt quả cầu là tên của các vì sao “trên trời” (không phải là địa danh trên
mặt đất). |
 |
Ngày nay, muốn tìm hiểu về không gian vô cùng vô tận trên trời, bạn có thể hạ tải (miễn phí) bản đồ thiên văn Deep-Sky Hunter Star Atlas, để biết tên và vị trí của rất nhiều vì sao, kể cả các thiên thể xa tít trong vũ trụ (DSO - Deep Sky Object. ).
Trở lại “chuyện ở dưới đất”, dựa theo các vật được phát hiện
trong các chương trình khảo cổ ở Trung quốc, thì vào thời Tần Thủy Hoàng (259 – 210 trước Công Nguyên), người
Trung quốc đã biết dùng bản đồ. Hình bên dưới là 1 bản đồ ở Trung quốc vẽ trên 1 mảnh gỗ
thông, được tạo dựng
sau 1 cuộc khai quật, với nhiều chú thích về sông ngòi, đường đi, thú vật và gỗ
địa phương.
Người ta cũng tìm thấy từ những vật được khai quật, hình vẽ trên 1 mảnh bằng đồng, bản đồ của 1 khu trong 1 căn nhà lớn, tương tự như các sơ đồ thiết kế kiến trúc, như trong hình dưới đây. Điểm đặc biệt là bản vẽ này lại có độ chính xác không ngờ.
Người Tây phương sớm biết sự cần thiết của bản đồ, nên họ đã nghiên cứu và tạo ra khoa học vẽ bản đồ (Cartography). Vào khoảng thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên, người Babylon vẽ bản đồ thế giới trên 1 mảnh đất sét, như trong hình dưới đây. “Thế giới” trong hình này là 1 vòng tròn, nằm trong 1 mặt phẳng.
 |
Năm 194 trước Công nguyên, nhà toán học Eratosthenes vẽ bản đồ thế giới 2D như trong hình được tái thiết ở bên trái.
Điểm đáng chú ý là bản đồ này có “kinh tuyến” (meridian) và “vĩ tuyến” (parallels)
vì ông đã biết trái đất hình cầu. Người ta thán phục ông ở chỗ với dụng cụ đơn
giản mà ông đã có thể tính được chu vi của trái đất với độ chính xác khá cao (39,060
to 40,320 kilometres, dựa theo chiều dài của stadion - 1 đơn vị đo chiều dài thời bấy giờ mà không ai biết chính
xác kích thước thật sự). |
| Cũng từ rất xưa, con người đã biết sử dụng la bàn; nhờ vậy mà bản đồ hàng hải có ghi thêm phương hướng, giúp thuỷ thủ định hướng mà không còn phải trông cậy vào vị trí của mặt trời, của sao Bắc đẩu, dầu sáng hay tối, nắng hay mưa. Người có công lớn nhất cho khoa học vẽ bản đồ là nhà toán học, thiên văn học Ptolemy (100 – 170 AD) với tác phẩm Địa lý học (Geography) mà cho tới bây giờ người ta còn sử dụng các nguyên lý do ông đề xướng. Bản đồ thế giới được cải thiện rất nhiều, trong phiên bản in trên giấy, phát hành ngày 20 tháng 5 năm 1570 dưới nhan đề Theatrum Orbis Terrarum, (hay còn gọi là Typus orbis terrarium - bản đồ thế giới) như trong hình bên phải. |
 |
 |
Vào lúc bấy giờ, thế giới “có thêm” châu Á, châu Mỹ và bản đồ được vẽ theo dạng hình cầu dẹp (ở 2 cực Bắc, Nam). Năm 1754, Nicolas de Fer vẽ bản đồ Mappe-Monde (Carte générale de la terre) với thêm châu Úc và trái đất được vẽ như 2 hình tròn, như trong hình bên trái. |
Dưới đây là hình bản đồ thế giới quen thuộc ngày nay, dưới dạng hình chữ nhật. Nhưng, theo Giáo Sư Phạm minh Hoàng thì “tất cả mọi bản đồ đều SAI!”.
Nếu bạn tò mò về các phép chiếu các điểm trên trái đất lên 1 mặt phẳng, bạn có thể xem 1 bản tóm tắt List of map projections. Sẵn dịp, xin mách với bạn rằng hình cầu là loại hình 3D có diện tích bề mặt (surface area) nhỏ nhất trong tất cả các loại hình 3D. Không biết đây có phải là lý do mà các phép chiếu hình cầu lên mặt phẳng đều sai, bạn nghĩ sao? Kết luận của Giáo sư Phạm minh Hoàng rất đúng: chỉ có “bản đồ hình cẩu” của trái đất là đúng nhất (nhưng không có nghĩa là chính xác nhất), tiếc rằng người ta lại không thể gấp bản đồ hình cầu để cất giữ dễ dàng.
Các loại bản đồ
Bản đồ được phân loại
theo cách sử dụng; dưới đây chỉ là 1 vài thí dụ:
Bản đồ địa chính (Cadastral Map)
: hay bản đồ đất đai, ghi rõ vị trí, ranh
giới, số lô của từng căn nhà, đường xá trong vùng. |
Bản đồ trung tâm mua sắm (Shopping
Mall Map): ghi vị trí
và tên của các cửa hàng trong trung tâm. |
Bản đồ địa lý (Physical
Map): ghi núi non, sông ngòi, ao hồ, biển với màu sắc khác nhau.
|
Bản đồ địa hình (Topographic
Map): tương tự như bản đồ
địa lý, nhưng có thêm chi tiết về độ cao (so với mực nước biển).
|
Bản đồ chính trị
(Political Map): ghi ranh giới của tỉnh, quận, huyện, xã trong 1 quốc gia. Bản đồ chính trị cũng có thể ghi đảng cầm quyền
(thí dụ như ở các tiểu bang ở Hoa Kỳ).
| Bản đồ khí hậu
(Climate Map): ghi khí hậu từng vùng (ôn hòa, băng giá, khô, ướt…)
|
Bản đồ tài nguyên thiên nhiên
(Natural Resource Map): ghi các tài nguyên thiên nhiên (khoáng chất, dầu hỏa, khí đốt, gỗ …)
trong từng vùng.
| Bản đồ đường xá (Road
Map): ghi đường xá với tên
đường, xa lộ, cầu, công viên …
|
và 1 số loại bản đồ khác.
Một vài điểm thú vị trong bản đồ:
1.
bản
đồ luôn có ghi tỷ lệ để người xem có thể “đo” khoảng cách giữa 2 điểm trên bản đồ;
2.
bản
đồ luôn có dấu chỉ hướng Bắc để người xem dễ định hướng những nơi trên bản đồ;
3.
quy
ước màu sắc dùng trong bản đồ địa lý: màu xanh dương (nước), màu xanh lục (cây
cỏ), màu nâu đỏ (đất đai);
4.
khoảng
cách giữa 2 điểm đo trên bản đồ giấy, không trừ hao độ cong trên bề mặt trái đất,
nên không chính xác cho 2 điểm thật xa nhau;
5.
bản
đồ bằng giấy có thể được gấp lại theo 1 cách đặc biệt để dễ dàng mở ra và xếp lại
gọn gàng (map folding).
Cách làm bản đồ xưa và
nay
Ngày xưa người ta dùng “thước” được cắt ra từ dây thừng, hay dây xích, để đo khoảng cách giữa 2 điểm. Người ta đo độ góc giữa 2 cạnh bằng thước đo góc (protractor) và la bàn để định hướng Nam Bắc. Từ thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, người ta đã từng dùng Dioptra (dùng trong khoa học Thiên Văn) để đo góc, trong việc đo đạc đất đai, hay đường biển. Bên phải là hình minh họa Dioptra, do Venturi vẽ năm 1814.
Sau đó người ta dùng phép đạc tam giác (Triangulation) để định vị các điểm trên bản đồ (và tính thêm độ cao so với mực nước biển). Các bản đồ được đối chiếu với các bản đồ xưa hơn để nâng cao độ chính xác. Năm 1802, chính phủ Anh quốc bắt đầu chương trình vẽ bản đồ Ấn độ (Great Trigonometrical Survey) với cách đo chính xác đường dài giữa 2 kinh tuyến cách nhau 1o, và đường dài giữa 2 vĩ tuyến cách nhau 1o. Từ đó khoa vẽ bản đồ tiến thêm 1 bước “vô tiền khoáng hậu”. Từ đó việc đo đạc chia làm 2 loại: khảo sát mặt phẳng (Plane surveying) cho vùng với diện tích dưới 260 km vuông, và khảo sát trắc địa (Geodetic surveying ) cho vùng với diện tích lớn hơn.
Ngày nay các dụng cụ đo đạc (surveying equipment) đã tân tiến
hơn nhiều. Thí dụ như Total station đo góc và khoảng cách, tự động, vừa
mau chóng, vừa chính xác; 3D laser scanning chụp hình và có thể tái tạo mô hình
3D; Theodolite đo góc chính xác trên mặt nằm ngang
(horizontal plane) hay dựng đứng (vertical plane); Electronic Distance Measurement đo khoảng cách chính xác đến hàng trăm
km…
Khi con người có thể bay lên khỏi mặt đất và biết chụp hình,
người ta có thể dùng không ảnh (aerial photo) để định vị những điểm dưới đất. Gần
đây hơn, con người phối hợp camera photogrammetry với drones để dễ dàng khảo sát những địa điểm
khó đến, không cần người lái máy bay, không cần người cầm dụng cụ khảo sát!
Khi con người có thể đưa vệ tinh vào vũ trụ, bay quanh trái đất,
với các dụng cụ điện tử tối tân, nhìn xuống trái đất với “mắt nhìn” có độ phân
giải 2 cm cho các điểm trên trái đất, thì số dữ liệu quá nhiều, con người làm
không xuể và phải nhờ vào máy tính.
Global Positioning System (GPS) là 1 hệ thống gồm nhiều vệ
tinh bay quanh trái đất, liên tục cung cấp hình ảnh mới nhất của trái đất. Vì vậy
mà bản đồ kiều xưa bị xếp vào loại “bản đồ tĩnh” (static map) và bản đồ kiểu mới
GPS là “bản đồ động” (kinematic map) cung cấp dữ kiện đổi mới từng giây từng phút!
Ai bây giờ cũng quen thuộc với các bản đồ GPS trên màn ảnh nhỏ của smartphone,
computer monitor, cập nhật với hình ảnh của những gì đang di chuyển trên mặt đất
(thí dụ nhu smartphone ở trong xe đang di chuyển, máy bay đang bay trên trời, tàu
bè đang chạy trên biển …) hoặc các “sự cố” vừa xảy ra lúc gần đây (thí dụ như
tai nạn xe cộ, xe cấp cứu đang chạy trên đường …).
Bây giờ, bạn có thể vào trang mạng Internet để xem nhiều loại
bản đồ dưới dạng tương tác (interactive) – thí dụ như chuyển vùng, zoom in/out,
miễn phí. Dưới đây là 1 vài thí dụ:
·
Earth 3D Map bạn có thể chọn Countries, Capitals,
Landmarks, Mountains, Skyscrapers …
·
Google Earth với trái đất được vẽ theo dạng quả cầu,
không có sự biến dạng các nơi gần bắc/nam cực do phép chiếu gây nên;
·
The World in Real-Time | NESDIS -
NOAAThe World in Real-Time | NESDIS - NOAA với trái đất được vẽ theo dạng quả cầu;
·
Google Maps với bản đồ (trên mặt phẳng) ở nơi bạn
tự chọn - khắp nơi trên thế giới, kèm thêm chi tiết về Restaurants, Hotels,
Things to do, Museums, Transit, Pharmacies , ATMs …
·
World Map với bản đồ (trên mặt phẳng), người
xem có thể chọn world map (hoặc continent map), street view, temperature labels
(vào thời điểm đang xem);
·
24 timezones với bản đồ (trên mặt phẳng) ở nơi bạn
tự chọn - khắp nơi trên thế giới, bạn mouse-over 1 điểm trong bản đồ để biết giờ
địa phương;
·
Waze tương tự như Google Maps nhưng có thêm
tin tức cập nhật về tình trạng giao thông;
·
A Developing World (do Canadian Geographic thực hiện) chọn
1 quốc gia để biết statistics, human development của quốc gia đó;
·
Flightaware cung cấp dữ kiện về các chuyến
bay dân sự trên thế giới (tên & mã số máy bay, vị trí, tốc độ, hướng đi,
điểm/giờ xuất phát & đến …) ;
·
myShipTracking cung cấp dữ kiện về các tàu (lớn) đang
vận chuyển (chi tiết về tàu, vị trí, tốc độ, hướng đi, điểm/giờ xuất phát & đến …);
·
N2YO cung cấp chi tiết của rất nhiều vệ
tinh đang bay trái đất, thí dụ như tên của vệ tinh, cơ quan sở hữu, ngày phóng,
quỹ đạo, vị trí hiện tại, kèm thêm vị trí của người xem lúc sử dụng ứng dụng này.
GIS
GIS (Geographic Information System) là 1 hệ thống máy tính và phần mềm để lưu trữ, cập nhật, phân loại, phân tích dữ kiện theo chi tiết địa lý; kết quả được dùng trong các áp dụng trong lâm nghiệp, nông nghiệp, giao thông, y tế, giáo dục, tài nguyên thiên nhiên … Kết quả cuối cùng không còn là 1 bản đồ địa lý, bản đồ chính trị … như ở phía trên nữa, mà là 1 trực quan hóa đồ họa (graphic visualization) 1 tiêu đề cho 1 vùng nào đó trong quốc gia, hay quốc tế.
Một thí dụ của GIS là Google Earth Engine, bạn có thể chọn Explore
Timelapse và 1 vùng trên “bản đồ thế giới 3D” trong Google Earth, bạn sẽ thấy
vùng đó đã biến chuyển như thế nào từ năm 1984 đến năm 2022. Bạn có thể zoom-in
để xem rõ hơn, kể cả đường phố, xa lộ …
Nếu bạn thích tìm hiểu về GIS, mời bạn xem GIS Showcase để biết người ta dùng GIS trong các lãnh vực nào. Phần mềm ArcGIS Pro được sử dụng rộng rãi trong GIS; người
sử dụng phải trả lệ phí. QGIS (Quantum GIS) là 1 phần mềm miễn phí
(open-source) có nhiều chức năng tương tự với ArcGis. GRASS
GIS là 1 phần mềm miễn
phí khác, sử dụng Python API (Application Programming Interface). Bạn có thể
xem thêm 7 Free and Open Source GIS Software.
Bên cạnh GIS là GIScience, 1 ngành học tương đối mới, được dạy
trong các trường đại học nhằm đào tạo chuyên viên sử dụng và canh tân GIS (thí
dụ như Western University, McMaster University, University of
Toronto…).
Công ty Esri, với trụ sở ở California, USA là công ty hàng đầu
trong lãnh vực GIS. Trong những năm gần đây, GIS đã kết hợp với AI trong GeoGPT, mời bạn xem thêm Integration of ArcGIS Experience
Builder with GPT.
Ở vài đô thị lớn trên thế giới, nhất là ở xứ lạnh, người ta xây
1 hệ thống tiệm buôn dưới lòng đất. Khách hàng có thể dạo chơi, mua sắm, ăn uống
mà không cần quan tâm đến thời tiết ở bên trên mặt đất. Những khu phố như vậy rộng
lắm (có người gọi đó là underground city), nên nếu không có bản đồ thì người ta
dễ lạc lối. Hình dưới đây là bản đồ của khu phố ngầm ở thành phố Toronto, Canada.
Tương tự như vậy, người ta cần có bản đồ xe điện ngầm, 1 loại
bản đồ rất cần thiết cho những ai không thường sử dụng xe điện ngầm trong thành
phố. Dưới đây là hình bản đồ xe điện ngầm (métro) ở thành phố Paris.
Đọc đến đây, chắc bạn đã thấy vào thời điểm bây giờ, nếu kết nối được với mạng Internet, người
ta tìm được nhiều điều thú vị về bản đồ. Ngay cả khi không kết nối với
Internet, ai có 1 máy tính và 1 bộ phận lưu trữ các file liên quan đến bản đồ,
thì người đó vẫn có thể “xem” bản đồ. Khác với các bản đồ in trên giấy, người
ta có thể tương tác (interact) với bản đồ trên mạng; và loại bản đồ thế giới 3D
không còn những điểm sai (do phép chiếu lên mặt phẳng) như Giáo sư Phạm minh Hoàng
cảnh báo. Các loại bản đồ in trên giấy sẽ từ từ biến mất, nhường chỗ cho các loại
bản đồ “trên màn ảnh nhỏ”, tương tự như việc in ấn trên giấy đang từ từ mai một.
Cuối cùng mời bạn xem bản đồ thế giới với giờ địa phương (vào thời khắc bạn đang xem) trong trang https://24timezones.com/#/map và Google Earth với nhiều chi tiết bạn có thể chọn.
Trong hình dưới đây, tọa độ của điểm trung tâm là 10°44'26"N
106°42'16"E.
