Bản đồ địa hình hiện đại được lập qua bốn khâu chính: dựng khung toạ độ bằng mạng lưới điểm đo chính xác (ngày nay chủ yếu bằng GNSS), chụp ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và quét laser từ máy bay (LiDAR) để có hình ảnh và độ cao bề mặt, đo vẽ các đối tượng từ dữ liệu đó, rồi đi thực địa để kiểm tra, bổ sung tên gọi và những thứ không thấy từ trên cao. Cuối cùng, người vẽ phải "tổng quát hoá" — chọn bỏ, giữ, đơn giản hoá cho vừa tỉ lệ.
Khâu 1: khung toạ độ
Mọi bản đồ chính xác cần một bộ khung: những điểm trên mặt đất biết chính xác toạ độ và độ cao. Trước thời vệ tinh, người ta dựng khung bằng đo tam giác: đặt mốc trên các đỉnh núi nhìn thấy nhau, đo một cạnh gốc thật chính xác, rồi đo góc giữa các mốc để tính ra vị trí của tất cả. Những công trình đo tam giác thế kỷ 18–19, như cuộc Đại đo đạc lượng giác ở Ấn Độ thời thuộc Anh, mất hàng chục năm và cả đời người của nhiều nhà đo đạc.
Ngày nay, khung toạ độ được dựng chủ yếu bằng máy thu GNSS chính xác cao đặt tại các mốc, kết hợp các trạm thu cố định hoạt động liên tục. Đo cao chính xác vẫn cần đến phương pháp thuỷ chuẩn (đo chênh cao từng đoạn ngắn) để nối với mực nước biển chuẩn. Những cột mốc bê tông có dấu tròn bạn đôi khi thấy trên đỉnh đồi hay cạnh đường chính là các điểm khung như vậy.
Khâu 2: chụp và quét từ trên cao
| Nguồn dữ liệu | Cho gì | Hạn chế |
|---|---|---|
| Ảnh hàng không chụp chồng phủ | Nhìn được nổi 3D nhờ hai ảnh chụp từ hai vị trí; đo được độ cao | Rừng rậm che mặt đất |
| Ảnh vệ tinh độ phân giải cao | Phủ vùng rộng, cập nhật thường xuyên hơn | Mây che, đặc biệt ở vùng nhiệt đới |
| LiDAR từ máy bay | Xung laser xuyên qua kẽ lá, đo được mặt đất dưới tán rừng | Đắt, phủ từng vùng |
| Radar vệ tinh | Đo độ cao bất kể mây, ngày đêm | Độ chính xác thấp hơn LiDAR |
Kỹ thuật dùng hai ảnh chụp chồng để đo đạc gọi là đo ảnh (photogrammetry), phát triển mạnh từ đầu thế kỷ 20 và trở thành phương pháp chính để lập bản đồ địa hình trong nhiều thập kỷ. Năm 2000, sứ mệnh tàu con thoi SRTM dùng radar đo độ cao gần như toàn bộ đất liền của Trái Đất, tạo ra bộ dữ liệu độ cao được dùng rộng rãi trên khắp thế giới, kể cả để sinh đường đồng mức cho nhiều bản đồ số.
LiDAR là cuộc cách mạng gần đây: ở những khu rừng rậm, nó cho thấy địa hình mặt đất chi tiết đến từng gò, từng rãnh. Nhờ LiDAR, các nhà khảo cổ đã phát hiện nhiều dấu vết thành phố, công trình cổ ẩn dưới rừng ở Trung Mỹ và Campuchia.
Khâu 3: đo vẽ
Từ ảnh và dữ liệu độ cao, người làm bản đồ (ngày nay với sự hỗ trợ của phần mềm) vẽ ra:
- Đường đồng mức theo khoảng cao đều quy định.
- Sông suối, hồ, đường bờ.
- Đường sá, nhà cửa, khu dân cư.
- Ranh giới các loại thảm thực vật.
- Các đối tượng đặc biệt: vách đá, hang, mỏ.
Khâu 4: đi thực địa
Nhiều thứ không thể thấy từ trên cao: tên làng, tên núi, tên suối; một con đường mòn dưới tán rừng; một cây cầu nhỏ; loại đường (rải nhựa hay đất). Người đo vẽ phải đi thực địa để điều tra, hỏi người dân, kiểm tra những chỗ ảnh không rõ. Ở vùng núi xa, khâu này rất vất vả. Tên địa danh do người dân địa phương cung cấp, có khi theo tiếng dân tộc, có khi nhiều tên cho một nơi — người làm bản đồ phải chọn và ghi chú cho chuẩn.
Tổng quát hoá: nghệ thuật lược bỏ
Một tờ bản đồ 1:50.000 không thể vẽ từng ngôi nhà. Người làm bản đồ phải quyết định: gộp những ngôi nhà gần nhau thành một khối, làm thẳng những đoạn đường cong nhỏ, bỏ con suối quá ngắn, giữ lại cái giếng vì nó quan trọng với người đi đường. Đây là khâu đòi hỏi kinh nghiệm và hiểu biết về mục đích của bản đồ. Hai bản đồ cùng vùng, cùng tỉ lệ, do hai đơn vị làm có thể khác nhau ở những lựa chọn này.
Cập nhật: bản đồ không bao giờ xong
Đường mới mở, rừng bị chặt, hồ thuỷ điện ngập thung lũng, đô thị lan ra. Bản đồ địa hình phải được cập nhật định kỳ. Ở nhiều nước, chu kỳ cập nhật bản đồ địa hình cơ bản là vài năm đến hàng chục năm tuỳ vùng. Đó là lý do khi dùng bản đồ địa hình, luôn phải xem năm thành lập, năm cập nhật in ở lề.
Từ người đo đạc đến người đi bộ
Đằng sau mỗi đường đồng mức bạn đọc trên núi là cả một chuỗi công việc: người đặt mốc trên đỉnh, người bay chụp ảnh, người ngồi dò từng đường, người đi hỏi tên từng con suối. Hiểu điều đó giúp ta đọc bản đồ với sự tôn trọng — và với sự cảnh giác, vì mỗi khâu đều có thể sai hoặc lỗi thời.
Câu hỏi thường gặp
Bản đồ địa hình được làm như thế nào?
Qua bốn khâu: dựng khung toạ độ bằng các điểm đo chính xác, chụp ảnh hàng không, vệ tinh và quét LiDAR, đo vẽ các đối tượng từ dữ liệu, rồi đi thực địa kiểm tra và bổ sung tên gọi.
Đo tam giác là gì?
Là phương pháp đặt mốc trên các đỉnh núi nhìn thấy nhau, đo một cạnh gốc chính xác rồi đo góc giữa các mốc để tính vị trí tất cả. Đây là cách dựng khung bản đồ trước thời vệ tinh.
LiDAR là gì?
Là kỹ thuật quét laser từ máy bay, xung laser lọt qua kẽ lá để đo mặt đất dưới tán rừng, cho địa hình chi tiết đến từng gò, từng rãnh.
SRTM là gì?
Là sứ mệnh tàu con thoi năm 2000 dùng radar đo độ cao gần như toàn bộ đất liền Trái Đất, tạo bộ dữ liệu độ cao được dùng rộng rãi để sinh đường đồng mức cho nhiều bản đồ số.
Tổng quát hoá bản đồ là gì?
Là việc chọn bỏ, gộp, đơn giản hoá các đối tượng cho vừa tỉ lệ bản đồ, như gộp nhà gần nhau thành khối hay bỏ suối quá ngắn, nhưng giữ những thứ quan trọng với người dùng.