Bản đồ đường đẳng trị thể hiện một đại lượng thay đổi liên tục trong không gian bằng cách vẽ các đường đi qua những điểm có cùng giá trị. Độ cao, khí áp, nhiệt độ và lượng mưa là những ví dụ kinh điển. Đây là một trong những dạng bản đồ chuyên đề lâu đời nhất và dễ đọc nhất.
Hướng dẫn này trình bày các loại đường đẳng trị chính, cách tạo chúng từ số đo và cách đọc. Đường đẳng thời về thời gian di chuyển, một trường hợp đặc biệt được tính từ mạng lưới đường, có hướng dẫn riêng: đường đẳng thời là gì.
Định nghĩa
Đường đẳng trị là một đường trên bản đồ mà dọc theo đó một biến liên tục có giá trị không đổi. Bản đồ đường đẳng trị vẽ nhiều đường như vậy theo các bước đều nhau của biến, nên khoảng cách và hình dạng của các đường cho biết bề mặt cao lên và thấp xuống ở đâu.
Tiền tố iso trong các thuật ngữ quốc tế bắt nguồn từ chữ Hy Lạp isos, nghĩa là bằng nhau. Mỗi biến có thuật ngữ riêng, được tạo theo cùng một cách.
Các loại đường đẳng trị thường gặp
| Đường đẳng trị | Nối các điểm có cùng | Thường thấy ở |
|---|---|---|
| Đường đồng mức | Độ cao | Bản đồ địa hình và bản đồ leo núi |
| Đường đẳng sâu | Độ sâu nước | Hải đồ |
| Đường đẳng áp | Khí áp | Bản đồ thời tiết |
| Đường đẳng nhiệt | Nhiệt độ | Bản đồ khí hậu và thời tiết |
| Đường đẳng vũ | Lượng mưa trong một thời kỳ | Bản đồ lượng mưa và thủy văn |
| Đường đẳng thời | Thời gian di chuyển từ điểm xuất phát | Phân tích vùng phục vụ và giao hàng |
Năm loại đầu mô tả một trường vật lý tồn tại ở mọi nơi trong vùng bản đồ. Đường đẳng thời thì khác, vì nó được tính từ mạng lưới đường và một điểm xuất phát, nên có bài viết riêng.
Cách tạo đường đẳng trị
Bản đồ đường đẳng trị bắt đầu từ số đo, và số đo hiếm khi nằm gọn trên một lưới đều. Trạm khí tượng, điểm khảo sát và điểm đo sâu nằm rải rác. Các đường được tạo qua hai bước.
1. Nội suy bề mặt. Các giá trị rời rạc được ước tính lên một lưới đều. Phương pháp phổ biến là trọng số nghịch đảo khoảng cách, trong đó điểm gần có ảnh hưởng lớn hơn điểm xa, và nội suy tuyến tính trên lưới tam giác nối các điểm. gdal_grid của GDAL cài đặt các phương pháp này, gồm nghịch đảo khoảng cách lũy thừa, láng giềng gần nhất, trung bình trượt và nội suy tuyến tính trên tam giác Delaunay. Với độ cao, bước này thường có thể bỏ qua vì mô hình số độ cao vốn đã là raster dạng lưới.
2. Vẽ đường. Tiếp theo, một thuật toán vẽ đường đẳng trị duyệt qua lưới. Phương pháp chuẩn cho lưới hai chiều là marching squares. Ở mỗi ô, thuật toán kiểm tra góc nào cao hơn và góc nào thấp hơn giá trị đã chọn, rồi đặt một đoạn thẳng ở chỗ giá trị bị cắt qua. Các đoạn nối lại thành đường liền. gdal_contour của GDAL làm việc này cho mô hình độ cao dạng raster với khoảng cách cố định và ghi kết quả thành các đường vector.
Khoảng cách được chọn quyết định mức chi tiết. Hướng dẫn ký hiệu bản đồ địa hình của USGS cho biết bản đồ vùng bằng phẳng có thể dùng khoảng cao đều 10 feet hoặc ít hơn, còn vùng núi có thể dùng 100 feet hoặc hơn. Với đường đẳng áp, bài học JetStream của NOAA về bản đồ khí áp bề mặt vẽ đường cứ mỗi 4 milibar, bắt đầu từ 1000 milibar, sau khi quy đổi khí áp của từng trạm về mực nước biển để có thể so sánh các trạm ở độ cao khác nhau.
Nội suy là ước tính. Ở nơi có ít số đo, các đường giữa chúng chỉ là mô hình của bề mặt, và bản đồ chỉ đáng tin cậy đến mức dữ liệu phía sau nó cho phép.
Cách đọc bản đồ đường đẳng trị
Cùng một quy tắc đọc áp dụng cho mọi bản đồ đường đẳng trị. Hướng dẫn của USGS nêu các quy tắc này cho đường đồng mức:
- Các đường không bao giờ cắt nhau. Mỗi đường nối các điểm có một giá trị duy nhất, nên hai đường có giá trị khác nhau không thể gặp nhau.
- Khoảng cách cho biết độ dốc. Đường đồng mức sát nhau cho thấy sườn dốc. Đường thưa, hoặc không có đường nào, cho thấy mặt đất gần như bằng phẳng. Trên bản đồ thời tiết, đường đẳng áp dày đặc cho thấy gradient khí áp lớn và gió mạnh hơn.
- Khoảng cách không đổi. Chênh lệch giữa hai đường kề nhau giống nhau trên toàn bản đồ, và trên bản đồ USGS được in ở lề.
- Đường cái đậm hơn. Cứ sau vài đường lại có một đường cái rộng hơn ghi số độ cao để định hướng. Các đường con mảnh hơn ở giữa bổ sung chi tiết.
- Vòng khép kín đánh dấu đỉnh hoặc chỗ trũng. Một đường đồng mức khép kín thường đánh dấu một ngọn đồi hoặc đỉnh núi. Đường đồng mức chỗ trũng, vẽ kèm các gạch nhỏ hướng vào trong, đánh dấu một chỗ trũng.
Để kiểm tra một điểm cụ thể thay vì đọc từ các đường, hãy dùng công cụ độ cao của chúng tôi. Công cụ trả về độ cao của bất kỳ địa chỉ hay điểm nào trên bản đồ và có thể vẽ mặt cắt độ cao dọc theo một lộ trình.
Đường đẳng trị và đường đẳng thời
Đường đẳng thời là đường đẳng trị của cùng thời gian di chuyển, nhưng được xây dựng theo cách khác. Thay vì nội suy số đo, một công cụ định tuyến lan ra từ điểm xuất phát theo mạng lưới đường và ghi lại thời gian cần để đến từng nơi. Ranh giới ở mốc 10, 20 hoặc 30 phút trở thành đường đẳng thời. Vì thế đường đẳng thời phụ thuộc vào phương tiện, mạng lưới đường và điểm xuất phát, còn đường đồng mức chỉ phụ thuộc vào địa hình.
Nếu câu hỏi là "trong 15 phút tôi đi được đến đâu?", hãy đọc đường đẳng thời là gì. Nếu câu hỏi là cao bao nhiêu, dốc bao nhiêu, nóng bao nhiêu hay mưa nhiều bao nhiêu, bạn cần một bản đồ đường đẳng trị như mô tả ở đây.
Đọc thêm
- Hướng dẫn bản đồ chuyên đề: vị trí của bản đồ đường đẳng trị bên cạnh bản đồ choropleth, bản đồ mật độ điểm và các bản đồ chuyên đề khác.
- Bản đồ choropleth: lựa chọn thường dùng khi dữ liệu thuộc về các vùng, như tỉnh hay mã bưu chính, chứ không phải một bề mặt liên tục.
- Công cụ độ cao: tra độ cao của một điểm hoặc mặt cắt của một tuyến đường.
Câu hỏi thường gặp
Bản đồ đường đẳng trị là gì?
Bản đồ đường đẳng trị thể hiện một đại lượng liên tục, như độ cao, khí áp hay nhiệt độ, bằng các đường mà mỗi đường nối những điểm có cùng giá trị. Ví dụ quen thuộc nhất là bản đồ địa hình với đường đồng mức. Bản đồ thời tiết với đường đẳng áp là một ví dụ khác.
Có những loại đường đẳng trị chính nào?
Đường đồng mức nối các điểm có cùng độ cao, đường đẳng áp nối các điểm có cùng khí áp, đường đẳng nhiệt nối các điểm có cùng nhiệt độ và đường đẳng vũ nối các điểm có cùng lượng mưa. Đường đẳng sâu nối các điểm có cùng độ sâu nước. Đường đẳng thời là đường đẳng trị của cùng thời gian di chuyển.
Đường đẳng trị được tạo từ dữ liệu như thế nào?
Trước hết, các số đo rời rạc được nội suy lên một lưới đều, chẳng hạn bằng phương pháp trọng số nghịch đảo khoảng cách hoặc nội suy tuyến tính trên lưới tam giác. Sau đó, một thuật toán vẽ đường đẳng trị như marching squares duyệt qua lưới và vẽ những chỗ bề mặt cắt qua từng giá trị đã chọn. Các công cụ gdal_grid và gdal_contour của GDAL làm được cả hai bước.
Đọc đường đồng mức như thế nào?
Mỗi đường nối các điểm có cùng độ cao, nên các đường đồng mức không bao giờ cắt nhau. Các đường sát nhau cho thấy sườn dốc, các đường thưa cho thấy địa hình bằng phẳng. Khoảng cao đều là chênh lệch độ cao giữa hai đường kề nhau, và đường cái đậm hơn có ghi số độ cao.
Đường đẳng trị khác đường đẳng thời như thế nào?
Đường đẳng trị là thuật ngữ chung cho mọi đường có cùng giá trị. Đường đẳng thời là loại đường đẳng trị cụ thể cho cùng thời gian di chuyển từ một điểm xuất phát, được tính trên mạng lưới đường thay vì trên lưới số đo. Hướng dẫn riêng của chúng tôi về đường đẳng thời trình bày trường hợp này.
