Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƢƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.52.05.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƢƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.52.05.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH HÀ MINH HÒA HÀ NỘI 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Lƣơng Thanh Thạch LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc hồn thành Phịng Nghiên cứu Trắc địa, Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ, thuộc Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS TSKH Hà Minh Hòa Trong trình học tập thực luận án, Nghiên cứu sinh nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình Ban lãnh đạo Viện đơn vị chức thuộc Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ; Sự tạo điều kiện Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội, ủng hộ Lãnh đạo khoa Trắc địa - Bản đồ thuộc Trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội; Thầy cô giáo, chuyên gia, nhà khoa học bạn đồng nghiệp hoạt động lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ đơn vị Trƣờng Đại học Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội; Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất; Cục Đo đạc, Bản đồ Thông tin địa lý Việt Nam; Cục Bản đồ/Bộ tổng tham mƣu, Hội Trắc địa - Bản đồ - Viễn thám Việt Nam, Viện Địa chất, Học viện Kỹ thuật quân sự, Trƣờng Đại học Bách khoa - Thành phố Hồ Chí Minh, v.v Đặc biệt, Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TSKH Hà Minh Hòa - ngƣời Thầy tận tụy giúp đỡ Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƢỚC NGOÀI v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT x DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể 2.3 Nhiệm vụ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Các luận điểm bảo vệ Các điểm Luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn 7.1 Ý nghĩa khoa học 7.2 Ý nghĩa thực tiễn Cơ sở tài liệu, số liệu 9 Cấu trúc luận án 10 Chƣơng TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA 11 1.1 Hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc tế hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 11 1.2 Vai trò Hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 14 1.2.1 Thống Hệ tọa độ mặt quốc gia Hệ độ cao quốc gia 14 1.2.2 Nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái Đất 15 1.2.3 Quản lý sử dụng hạ tầng sở liệu trắc địa quốc gia 15 1.2.4 Liên kết với ITRF 16 1.2.5 Bình sai ghép nối để nâng cao độ xác điểm song trùng 18 1.2.6 Tạo tiền đề cho việc xây dựng mơ hình quasigeoid quốc gia độ xác cao sở sử dụng liệu GNSS/thủy chuẩn 19 1.3 Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia giới 19 1.3.1 Nước Mỹ 20 i 1.3.2 Liên bang Nga 23 1.3.3 Canada 24 1.3.4 Châu Âu 25 1.3.5 Vương quốc Anh 26 1.3.6 Australia 28 1.3.7 Papua New Guinea 30 1.3.8 Colombia 30 1.3.9 New Zealand 31 1.3.10 Đức 31 1.3.11 Nhật Bản 31 1.3.12 Hàn Quốc 31 1.3.13 Malaysia 32 1.4 Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 32 1.5 Một số vấn đề khoa học kỹ thuật cần tiếp tục giải 35 1.5.1 Đánh kết xây dựng mô hình quasigeoid quốc gia Việt Nam 35 1.5.2 Nghiên cứu sở khoa học phương pháp bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 35 1.5.3 Nghiên cứu phương pháp phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia xuất điểm sở không gian quốc gia 36 1.6 Kết luận chƣơng 36 Chƣơng CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ MỘT SỐ TIÊU CHÍ XÂY DỰNG HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHƠNG GIAN QUỐC GIA 38 2.1 Hiện trạng hệ quy chiếu tọa độ mặt bằng, độ cao trọng lực quốc gia Việt Nam 38 2.1.1 Hiện trạng hệ quy chiếu tọa độ mặt quốc gia 38 2.1.2 Hiện trạng hệ quy chiếu độ cao quốc gia 39 2.1.3 Hiện trạng hệ quy chiếu trọng lực quốc gia 42 2.2 Đánh giá số mơ hình geoid Việt Nam 43 2.3 Các mạng lƣới GNSS phục vụ xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 47 2.3.1 Mạng lưới GNSS CORS quốc gia 50 2.3.2 Mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm 51 2.4 Cơ sở khoa học số tiêu chí việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 53 2.4.1 Một số thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến giới 53 2.4.2 Xác định số tiêu chí xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 54 2.4.3 Cơ sở khoa học việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 57 2.5 Phƣơng hƣớng xây dựng phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 58 2.6 Kết luận chƣơng 59 ii Chƣơng PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA 61 3.1 Lý thuyết bình sai khối 64 3.1.1 Bình sai gộp chung hai mạng lưới 65 3.1.2 Bình sai riêng rẽ mạng lưới ghép nối 66 3.1.3 Triển khai thực tế mơ hình tốn học tốn bình sai ghép nối 67 3.2 Nghiên cứu phƣơng pháp bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 73 3.2.1 Bình sai riêng rẽ mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm ITRF tương ứng với ellipsoid quy chiếu quốc tế 73 3.2.2 Bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 78 3.3 Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 82 3.3.1 Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trường hợp bổ sung điểm sở trắc địa 83 3.3.2 Các biện pháp nâng cao hiệu khai thác sử dụng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 84 3.4 Kết luận chƣơng 86 Chƣơng THỰC NGHIỆM 87 4.1 Khái quát chung số liệu thực nghiệm 87 4.1.1 Mô hình quasigeoid 87 4.1.2 Mạng lưới sở điểm địa động lực Miền Bắc 88 4.2 Thực nghiệm đánh giá số mơ hình quasigeoid quốc gia Việt Nam 90 4.2.1 Thực nghiệm đánh giá mơ hình quasigeoid hỗn hợp VIGAC2014 90 4.2.2 Thực nghiệm đánh giá mơ hình quasigeoid quốc gia khởi đầu VIGAC2017 95 4.3 Thực nghiệm bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 98 4.4 Thực nghiệm phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trƣờng hợp bổ sung điểm sở trắc địa 103 4.4.1 Bình sai tổng thể mạng lưới 105 4.4.2 Bình sai phần mạng lưới 106 4.4.3 Bình sai bổ sung trị đo làm thay đổi ẩn số 107 4.5 Kết luận chƣơng 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 A Kết luận 109 B Kiến nghị 110 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 iii PHỤ LỤC 126 Phụ luc Đánh giá kết xây dựng mơ hình quasigeoid 126 Phục lục Một số kết tính tốn thực nghiệm việc bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 136 Phục lục Một số kết tính tốn thực nghiệm việc phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia bổ sung điểm sở trắc địa không gian quốc gia 148 PHỤ LỤC Mã code số Module tính tốn ngơn ngữ lập trình 201 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƢỚC NGOÀI Ký hiệu viết tắt AUSPOS ATRF BIH CACS CBN CBN CGVD2013 CGVD28 CGCS2000 CGG2013 CSRS CORS CIO CTP CTS DGNSS DSMM DTM EGM EGM96 Viết đầy đủ Giải thích tiếng nƣớc tiếng Việt A Online GPS Processing Service - Geoscience Dịch vụ xử lý số liệu GNSS Australia trực tuyến Australia Australian Terrestrial Reference Frame Khung quy chiếu Trái đất (của Australia) B Bureau International de I’Heure Cơ quan quốc tế (International Time Bureau) C Canadian Active Control System Hệ thống khống chế tích cực Canada Canadian Base Network Mạng lƣới sở Canada Cooperative Base Network Mạng lƣới trắc địa sở phối hợp (ở Mỹ) Canadian Geodetic Vertical Datum of 2013 Hệ quy chiếu độ cao trắc địa Canada năm 2013 Canadian Geodetic Vertical Datum of 1928 Hệ quy chiếu độ cao trắc địa Canada năm 1928 Chinese geodetic coordinate system 2000 Hệ tọa độ trắc địa Trung Quốc 2000 Canadian Gravimetric Geoid model of 2013 Canadian Spatial Reference System Continuously Operating Reference Station Mơ hình geoid trọng lực năm 2013 Canada Hệ thống quy chiếu không gian Canada Trạm tham chiếu hoạt động liên tục Gốc quy ƣớc quốc tế Cực quy ƣớc Trái đất Hệ thống trái đất quy ƣớc Conventional International Origin Conventional Terrestrial Pole Conventional Terrestrial System D Differential GNSS GNSS vi phân The Department of Survey and Mapping Cục Đo đạc Bản đồ Malaysia Malaysia Digital Topographic Model Mơ hình số địa hình E Earth Gravitational Model Mơ hình trọng trƣờng tồn cầu Earth Gravitational Model 1996 Mơ hình trọng trƣờng tồn cầu công bố năm 1996 v EGM2008 EGG97 ETRS89 EUREF Earth Gravitational Model 2008 European geoid model 1997 European Terrestrial Reference System 1989 EUropean Reference Earth Frame EPOCH EPN FAA FAGN FBN FGCS GCG2016 GCRC GDA1994 GDA2020 GDM2000 GNSS GOCE GPS GLONASS GSI GSRS EUREF Permanent Network F Federal Aviation Administration Fiducial Astronomo-Geodetic Network Federal Base Network Federal Geodetic Control Committe G Germany Combined Quasigeoid of 2016 Global Coordinate Reference System Geocentric Datum of Australia 1994 Geocentric Datum of Australia 2020 Geocentric Datum for Malaysia 2000 Global Navigation Satellite System Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer Global Positioning Sytems GLObal Navigation Satellite Sytems Geospatial information Authority of Japan Global Spatial Reference System vi Mơ hình trọng trƣờng tồn cầu cơng bố năm 2008 Mơ hình geoid Châu Âu 1997 Hệ thống tham chiếu mặt đất Châu Âu năm 1989 Khung tham chiếu mặt đất Châu Âu Thời điểm chuẩn Mạng lƣới thƣờng trực Châu Âu Cục quản lý hàng không liên bang Mạng lƣới thiên văn – trắc địa truyền thống (của Nga) Mạng lƣới trắc địa liên bang (ở Mỹ) Ủy ban kiểm soát trắc địa liên bang (ở Mỹ) Mơ hình quasigeoid hỗn hợp Đức năm 2016 Hệ quy chiếu tọa độ toàn cầu Hệ tọa độ trắc địa Australia năm 1994 Hệ tọa độ trắc địa Australia năm 2020 Hệ tọa độ trắc địa Malaysia năm 2000 Hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng toàn cầu Dự án vệ tinh nghiên cứu trọng trƣờng Trái Đất Trung tâm điều hành vũ trụ châu Âu Hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống vệ tinh định vị tồn cầu Cơ quan thơng tin địa không gian Nhật Bản Hệ quy chiếu không gian toàn cầu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -3.422 23.872 -29.065 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.875 -11.629 13.873 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.282 1.581 -2.244 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.700 -0.235 0.126 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.003 -2.040 2.140 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.051 0.431 -0.796 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.217 0.390 -0.499 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -3.211 12.921 -15.815 0.000 0.000 0.000 -0.236 -0.643 0.653 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.871 -5.443 6.516 0.000 0.000 0.000 0.061 -0.345 0.239 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.413 1.731 -2.314 0.000 0.000 0.000 -0.051 -0.013 0.010 0.000 0.000 0.000 -0.443 0.145 -0.263 -0.755 1.120 -1.488 0.000 0.000 0.000 -0.021 -0.127 0.122 0.000 0.000 0.000 -0.069 -1.334 1.368 0.233 -3.371 3.866 0.000 0.000 0.000 0.017 -0.054 0.037 0.000 0.000 0.000 0.051 -0.538 0.413 -0.132 0.847 -1.271 0.000 0.000 0.000 -0.538 0.316 -0.499 -0.169 -0.038 -0.022 -0.538 0.077 -0.213 -0.139 0.106 -0.155 0.000 0.000 0.000 0.018 -1.242 1.380 -0.031 -4.553 5.580 -0.045 -0.808 0.847 0.020 -0.334 0.386 0.000 0.000 0.000 0.007 -0.662 0.557 -0.055 2.034 -2.588 0.027 -0.763 0.653 0.002 -0.045 0.009 0.000 0.000 0.000 4.974 -34.287 47.088 -4.240 33.236 -45.698 -0.063 0.010 -0.025 -0.115 0.291 -0.364 0.000 0.000 0.000 0.000 13.507 -18.045 1.473 -14.091 19.197 -0.151 -0.102 0.065 -0.162 0.087 -0.148 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.521 -0.670 4.438 -6.254 0.021 -0.370 0.357 0.199 -1.063 1.231 0.000 0.000 0.000 198 0.000 0.000 0.000 1.155 -1.047 1.860 -0.326 -0.167 0.076 -0.119 0.344 -0.447 -0.321 0.600 -0.943 0.000 0.000 0.000 0.000 4.428 -5.650 -0.188 -0.857 0.980 0.138 -1.079 1.316 0.081 -1.525 2.112 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.593 0.046 -0.525 0.530 -0.010 -0.043 0.031 -0.062 1.026 -1.561 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.788 -0.146 0.609 -0.777 0.115 -0.339 -0.498 -0.227 0.159 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.861 -6.305 0.067 -3.996 4.341 -0.061 -1.199 1.295 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.742 -0.053 0.029 -0.364 0.028 0.298 -0.596 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 7.986 -82.552 102.882 -7.756 82.225 -102.455 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 18.142 -22.104 0.888 -18.876 23.191 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.900 -0.306 1.831 -2.763 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.128 -1.378 1.953 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3.094 -3.529 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.528 199 Bảng 3.3.8 Vectơ Y cuối (lƣu trữ CSDL kết bình sai) STT Yi STT Yi STT Yi 0.000 12 0.003 23 -0.011 0.000 13 -0.004 24 -0.006 0.000 14 0.011 25 0.001 0.000 15 0.003 26 -0.013 -0.001 16 0.004 27 -0.003 0.001 17 0.024 28 -0.161 -0.001 18 -0.013 29 0.031 -0.006 19 0.000 30 -0.007 -0.002 20 0.002 31 0.004 10 0.007 21 0.004 32 -0.003 11 0.002 22 -0.002 33 0.000 200 PHỤ LỤC Mã code số Module tính tốn ngơn ngữ lập trình Phục lục 4.1 Thuật tốn chuyển đổi tọa độ khơng gian từ X,Y,Z sang B,L,H % Khai bao % Day la chuong trinh "Chuyen doi cac toa khong gian X,Y,Z sang toa Ellipsoid B,L,H " Dua tren Ellipsoid WGS84 % Khoi tao chuong trinh clc;clear % Nhap gia tri toa cua diem dang X = input('Nhap gia tri toa khong gian X(m) = '); Y = input('Nhap gia tri toa khong gian Y(m) = '); Z = input('Nhap gia tri toa khong gian Z(m) = '); % Ban kinh truc lon cua Ellipsoid WGS84 a = 6378137; % Don vi la met (m) % Ban kinh truc nho cua Ellipsoid WGS84 b = 6356752.314245; % Don vi la met (m) % Tam sai thu nhat cua Ellipsoid WGS84 la: e = sqrt(0.00669437999); % Khong co don vi % Tinh toan % Tinh Kinh trac dia L (don vi Radian) Lrad = atan(Y/X); LDo = (180*Lrad)/pi; if LDo < 0; LDo = LDo +180; end nonnegative = all((degrees2dms(LDo) >= 0),2); L_Final = num2cell(abs(degrees2dms(LDo)')); % Tinh goc Theta D = sqrt(X^2+Y^2); Mau = D*(sqrt(1-e^2)); Theta = atan(Z/Mau); % Tinh Vi Trac dia B % TuB = Z + ((a*e^2*sin(Theta)*sin(Theta)*sin(Theta))/(sqrt(1-e^2))); Epsilon = (a^2/b^2)-1; % D1 = (N + H)*cosB; A = (a*e^2)/(sqrt(1-e^2)); B = (sin(Theta))^3; C = (cos(Theta))^3; TuB = Z + A*B; MauB = D - a*e^2*C; BRa = atan(TuB/MauB); BDo = (BRa*180)/pi; nonnegative = all((degrees2dms(BDo) >= 0),2); B_Final = num2cell(abs(degrees2dms(BDo)')); % MB = Z + (Epsilon*b*B); % TB = X - (e^2*a*C); % BDo = atan(TB/MB); % Tinh Do cao Trac dia H - OK % Ban kinh cong cua mat phang thu nhat di qua diem xet 201 N = a/(sqrt(1-e^2*sin(BRa)*sin(BRa))); % Do cao trac dia H = (D/cos(BRa))-N; H = D/cos(BRa)-N; disp('***************************************************'); disp (['Vi Trac dia B cua diem xet la B = ', num2str(BDo)]); disp (['Kinh Trac dia L cua diem xet la L = ', num2str(LDo)]); % disp (['Do cao Trac dia H cua diem xet la H = ', num2str(H)]); % Hien thi ket qua cuoi cung disp('*********************************'); disp('VI DO TRAC DIA CUA DIEM XET LA B:'); fprintf('%3.0fd%2.0fm%7.5fs%s', B_Final{:}); fprintf('\n'); disp('KINH DO TRAC DIA CUA DIEM XET LA L:'); fprintf('%3.0fd%2.0fm%7.5fs%s', L_Final{:}); fprintf('\n'); disp (['DO CAO TRAC DIA H CUA DIEM XET LA H = ', num2str(H)]); 202 Phục lục 4.2 Thuật tốn chuyển đổi tọa độ khơng gian từ B,L,H sang X,Y,Z % Khai bao % Day la chuong trinh "Chuyen doi cac toa Ellipsoid B,L,H sang toa % khong gian X,Y,Z" Dua tren Ellipsoid WGS84 % Khoi tao chuong trinh clc;clear % Nhap gia tri Vi cua diem dang Do Phut Giay Bdo = input('Nhap gia tri B Do = '); Bphut = input('Nhap gia tri B Phut = '); Bgiay = input('Nhap gia tri B Giay = '); % Nhap gia tri Kinh cua diem dang Do Phut Giay Ldo = input('Nhap gia tri L Do = '); Lphut = input('Nhap gia tri L Phut = '); Lgiay = input('Nhap gia tri L Giay = '); % Nhap gia tri Do cao H Trac dia cua diem H = input('Nhap gia tri H trac dia = '); % Doi gia tri Vi dang Do Phut Giay sang Radian Brad = ((Bdo*3600 + Bphut*60 + Bgiay)*pi)/(180*60*60); % Doi gia tri Kinh dang Do Phut Giay sang Radian Lrad = ((Ldo*3600 + Lphut*60 + Lgiay)*pi)/(180*60*60); % Ban kinh truc lon cua Ellipsoid WGS84 a = 6378137; % Don vi la met (m) % Tam sai thu nhat cua Ellipsoid WGS84 la: e = sqrt(0.00669437999); % Khong co don vi % Ban kinh cong cua mat phang thu nhat di qua diem xet N = a/sqrt(1-e^2*sin(Brad)*sin(Brad)); % disp (['Gia tri N la = ', num2str(N)]); % Tinh toan X = (N+H)*cos(Brad)*cos(Lrad); Y = (N+H)*cos(Brad)*sin(Lrad); Z = (N*(1-e^2)+H)*sin(Brad); % Hien thi Ket qua disp('***************************************************'); disp (['Toa khong gian X cua diem xet la X = ', num2str(X)]); disp (['Toa khong gian Y cua diem xet la Y = ', num2str(Y)]); disp (['Toa khong gian Z cua diem xet la Z = ', num2str(Z)]); 203 33 33 Phục lục 4.3 Thuật toán tính ma trận tƣơng quan K X ,Y , Z từ ma trận tƣơng quan K B , L , H % Day la chuong trinh chuyen doi Ma tran tuong quan K_BLH cua cac toa % ellipsoid BLH sang ma tran tuong quan K_XYZ cua cac toa khong gian XYZ % Nhap cac thong so dau vao de tinh toan % Nhap gia tri Vi cua diem dang Do Phut Giay Bdo = input('Nhap gia tri B Do = '); Bphut = input('Nhap gia tri B Phut = '); Bgiay = input('Nhap gia tri B Giay = '); % Bdo =15; % Bphut =45; % Bgiay =12.03555; % Nhap gia tri Kinh cua diem dang Do Phut Giay Ldo = input('Nhap gia tri L Do = '); Lphut = input('Nhap gia tri L Phut = '); Lgiay = input('Nhap gia tri L Giay = '); % Ldo =108 ; % Lphut =17; % Lgiay =27.85440; % Nhap gia tri Do cao H Trac dia cua diem H = input('Nhap gia tri H trac dia = '); % H = 171.469 ; % Doi Bra = % Doi Lra = gia tri Vi dang Do Phut Giay sang Radian ((Bdo*3600 + Bphut*60 + Bgiay)*pi)/(180*60*60); gia tri Kinh dang Do Phut Giay sang Radian ((Ldo*3600 + Lphut*60 + Lgiay)*pi)/(180*60*60); % Nhap ma tra tuong quan K_BLH input('Enter de chon file Ma tran tuong quan K_BLH dua vao tinh toan '); disp('*********************************************************************** *******'); filename = uigetfile; K_BLH = xlsread(filename); % Doc (Nhap)File dau vao dang Excel disp('K_BLH'); disp(K_BLH); % Các thông so cua Ellipsoid WGS84 % * Bán truc lon: a = 6378137; % * Tâm sai thu nhat: e1 = sqrt(0.00669437999); % * Nghich dao det cua ellipsoid f = 298.257223563; % * Tam sai thu hai: e2 = sqrt(e1^2/(1-e1^2)); % * Bán kính cong cua MP thang dung thu nhat N = a*(1-e1^2*(sin(Bra))^2)^-0.5; % * Bán kính cong cua mp kinh tuyen M = (a*(1-e1^2))/(1-e1*e1*(sin(Bra))^2)^1.5; % Tinh cac phan cua Ma tran chuyen doi U % % Hang thu cua ma tra U 204 U11 = -(M + H)*(sin(Bra))*(cos(Lra)); U12 = -(N+H)*(cos(Bra))*(sin(Lra)); U13 = (cos(Bra))*(cos(Lra)); % % Hang thu cua ma tra U U21 = -(M + H)*(sin(Bra))*(sin(Lra)); U22 = (N+H)*(cos(Bra))*(cos(Lra)); U23 = (cos(Bra))*(sin(Lra)); % % Hang thu cua ma tra U U31 = (M+H)*(cos(Bra)); U32 = 0; U33 = (sin(Bra)); U=[U11 U12 U13;U21 U22 U23; U31 U32 U33]; format longG; UT = U'; K_TG = U*K_BLH; K_XYZ = K_TG*UT; disp('*********************************************************************** *******'); disp('Ma tran tuong quan K_XYZ can xac dinh la') disp('K_XYZ'); disp(K_XYZ); xlswrite('K_XYZ_KQ.xlsx',K_XYZ); % Xuat File ket qua 205 33 33 Phục lục 4.3 Thuật tốn tính ma trận tƣơng quan K B , L , H từ ma trận tƣơng quan K X ,Y , Z % Day la chuong trinh chuyen doi Ma tran tuong quan K_XYZ cua cac toa % khong gian XYZ sang ma tran tuong quan K_BLH cua cac toa ellipsoid BLH % Nhap cac thong so dau vao de tinh toan % Nhap gia tri Vi cua diem dang Do Phut Giay Bdo = input('Nhap gia tri B Do = '); Bphut = input('Nhap gia tri B Phut = '); Bgiay = input('Nhap gia tri B Giay = '); % Bdo =15; % Bphut =45; % Bgiay =12.03555; % Nhap gia tri Kinh cua diem dang Do Phut Giay Ldo = input('Nhap gia tri L Do = '); Lphut = input('Nhap gia tri L Phut = '); Lgiay = input('Nhap gia tri L Giay = '); % Ldo =108 ; % Lphut =17; % Lgiay =27.85440; % Nhap gia tri Do cao H Trac dia cua diem H = input('Nhap gia tri H trac dia = '); % H = 171.469 ; % Doi gia tri Vi dang Do Phut Giay sang Radian Bra = ((Bdo*3600 + Bphut*60 + Bgiay)*pi)/(180*60*60); % Doi gia tri Kinh dang Do Phut Giay sang Radian Lra = ((Ldo*3600 + Lphut*60 + Lgiay)*pi)/(180*60*60); % Nhap ma tra tuong quan K_XYZ input('Enter de chon file Ma tran tuong quan K_XYZ dua vao tinh toan '); disp('*********************************************************************** *******'); filename = uigetfile; K_XYZ = xlsread(filename); % Doc (Nhap)File dau vao dang Excel disp('K_XYZ'); disp(K_XYZ); % Các thông so cua Ellipsoid WGS84 % * Bán truc lon: a = 6378137; % * Tâm sai thu nhat: e1 = sqrt(0.00669437999); % * Nghich dao det cua ellipsoid f = 298.257223563; % * Tam sai thu hai: e2 = sqrt(e1^2/(1-e1^2)); % * Bán kính cong cua MP thang dung thu nhat N = a*(1-e1^2*(sin(Bra))^2)^-0.5; % * Bán kính cong cua mp kinh tuyen M = (a*(1-e1^2))/(1-e1*e1*(sin(Bra))^2)^1.5; % Tinh cac phan cua Ma tran chuyen doi V % % Hang thu cua ma tra V V11 = -((sin(Bra))*(cos(Lra)))/(M + H); V12 = -((sin(Bra))*(sin(Lra)))/(M+H); V13 = (cos(Bra))/(M+H); % % Hang thu cua ma tra U V21 = -((1/cos(Bra))*(sin(Lra)))/(N + H); V22 = ((1/cos(Bra))*(cos(Lra)))/(N+H); V23 = 0; 206 % % Hang thu cua ma tra U V31 = (cos(Bra))*(cos(Lra)); V32 = (cos(Bra))*(sin(Lra)); V33 = (sin(Bra)); % Ma tran chuyen doi V V=[V11 V12 V13;V21 V22 V23; V31 V32 V33]; format longG; % disp('V') % disp(V); VT = V'; % disp('VT') % disp(VT); K_TG = V*K_XYZ; % disp('K_TG') % disp(K_TG); K_BLH = K_TG*VT; format longG; disp('*********************************************************************** *******'); disp('Ma tran tuong quan K_BLH can xac dinh la') disp('K_BLH'); disp(K_BLH); % De hien thi ma tran K_BLH tren man hinh Command Window xlswrite('K_BLH_KQ.xlsx',K_BLH); % Xuat File ket qua 207 Phục lục 4.4 Thuật toán chuyển ma trận tƣơng quan K X3,3Y ,Z thành ma trận tam giác TX ,Y ,Z điểm song trùng % Day la chuong trinh chuyen doi Ma tran tuong quan K_XYZ cua cac toa % khong gian XYZ ma tran tam giac tren T_XYZ % Nhap cac thong so dau vao de tinh toan % Nhap gia tri Vi cua diem dang Do Phut Giay Bdo = input('Nhap gia tri B Do = '); Bphut = input('Nhap gia tri B Phut = '); Bgiay = input('Nhap gia tri B Giay = '); % Nhap gia tri Kinh cua diem dang Do Phut Giay Ldo = input('Nhap gia tri L Do = '); Lphut = input('Nhap gia tri L Phut = '); Lgiay = input('Nhap gia tri L Giay = '); % Nhap gia tri Do cao H Trac dia cua diem H = input('Nhap gia tri H trac dia = '); % Doi Bra = % Doi Lra = gia tri Vi dang Do Phut Giay sang Radian ((Bdo*3600 + Bphut*60 + Bgiay)*pi)/(180*60*60); gia tri Kinh dang Do Phut Giay sang Radian ((Ldo*3600 + Lphut*60 + Lgiay)*pi)/(180*60*60); % Nhap ma tra tuong quan K_BLH input('Enter de chon file Ma tran tuong quan K_BLH dua vao tinh toan '); disp('*********************************************************************') ; filename = uigetfile; K_XYZ = xlsread(filename); % Doc (Nhap)File dau vao dang Excel disp('K_BLH'); disp(K_XYZ); % Các thông so cua Ellipsoid WGS84 % * Bán truc lon: a = 6378137; % * Tâm sai thu nhat: e1 = sqrt(0.00669437999); % * Nghich dao det cua ellipsoid f = 298.257223563; % * Tam sai thu hai: e2 = sqrt(e1^2/(1-e1^2)); % * Bán kính cong cua MP thang dung thu nhat N = a*(1-e1^2*(sin(Bra))^2)^-0.5; % * Bán kính cong cua mp kinh tuyen M = (a*(1-e1^2))/(1-e1*e1*(sin(Bra))^2)^1.5; % Tinh cac phan cua Ma tran chuyen doi U % % Hang thu cua ma tra U U11 = -(M + H)*(sin(Bra))*(cos(Lra)); U12 = -(N+H)*(cos(Bra))*(sin(Lra)); U13 = (cos(Bra))*(cos(Lra)); 208 % % Hang thu cua ma tra U U21 = -(M + H)*(sin(Bra))*(sin(Lra)); U22 = (N+H)*(cos(Bra))*(cos(Lra)); U23 = (cos(Bra))*(sin(Lra)); % % Hang thu cua ma tra U U31 = (M+H)*(cos(Bra)); U32 = 0; U33 = (sin(Bra)); % Hien thi Ket qua U=[U11 U12 U13;U21 U22 U23; U31 U32 U33]; format longG; UT = U'; K_TG = U*K_XYZ; K_XYZ = K_TG*UT; disp('*********************************************************************') ; disp('Ma tran tuong quan K_XYZ can xac dinh la') disp('K_XYZ'); disp(K_XYZ); xlswrite('K_XYZ_KQ.xlsx',K_XYZ); % Xuat File ket qua % Chuyen K_XYZ T_XYZ % Nhap ma tra tuong quan K_XYZ input('Enter de chon file Ma tran tuong quan K_XYZ dua vao tinh toan '); disp('*********************************************************************') ; filename = uigetfile; K_XYZ = xlsread(filename); % Doc (Nhap)File dau vao dang Excel disp('K_XYZ'); disp(K_XYZ); K11 = K_XYZ(1,1); K12 = K_XYZ(1,2); K13 = K_XYZ(1,3); K21 = K_XYZ(2,1); K22 = K_XYZ(2,2); K23 = K_XYZ(2,3); K31 = K_XYZ(3,1); K32 = K_XYZ(3,2); K33 = K_XYZ(3,3); % Nhap SSTP so don vi cua KQBS Rieng re Miu0 = input('Nhap gia tri SSTP so don vi cua KQBS Rieng re Miu0 = '); Q11 = K11/Miu0^2; Q12 = K12/Miu0^2; Q13 = K13/Miu0^2; Q21 = K21/Miu0^2; Q22 = K22/Miu0^2; Q23 = K23/Miu0^2; Q31 = K31/Miu0^2; Q32 = K32/Miu0^2; Q33 = K33/Miu0^2; % Tinh cac phan cua ma tran T_XYZ T33 = inv(sqrt(Q33)); T32 = inv(Q32/(sqrt(Q33))); T31 = inv(Q31/(sqrt(Q33))); T22 = inv(sqrt(Q22-(Q23*Q23/Q33))); 209 T12 = inv((Q12-(Q13*Q23/Q33))/(sqrt(Q22-(Q23*Q23/Q33)))); T11 = inv(sqrt(Q11-(inv(T12))*(inv(T12))-(inv(T31))*(inv(T31)))); T_XYZ = [T11 T12 T31; T12 T22 T32; T31 T32 T33]; disp('********************************************************************'); disp('Ma tran tam giac T_XYZ can xac dinh la') disp('T_XYZ'); disp(T_XYZ); xlswrite('T_XYZ_KQ.xlsx',T_XYZ); % Xuat File ket qua % Ket thuc chuong trinh tinh Hay vao thu muc tinh de mo File ket qua 210 Phục lục 4.5 Thuật toán chuyển đổi tọa độ từ hệ tọa độ quốc tế ITRF hệ tọa độ không gian quốc gia VN2000-3D % % % % Day la chuong trinh tinh CHUYEN TOA DO tu he toa quoc te ITRF ve HTD VN2000-3D Thong tin cua 07 tham so CHUYEN TOA DO nhu sau: Thuat toan tinh chuyen theo mo hinh cua Bursa - Wolf % % % % THAM X0 = Y0 = Z0 = SO LECH GOC TOA DO TRUOC BINH SAI 204.511083; % truoc Binh sai ghep noi 42.192468; % truoc Binh sai ghep noi 111.417880; % truoc Binh sai ghep noi % THAM SO LECH GOC TOA DO SAU BINH SAI GHEP NOI X0 = 204.439984; % Sau Binh sai ghep noi Y0 = 42.154855; % Sau Binh sai ghep noi Z0 = 111.466199; % Sau Binh sai ghep noi % Xoay truc X (radian) Ex = -0.000000054; % Xoay truc Y (radian) Ey = 0.000000415; % Xoay truc Z (radian) Ez = -0.000001941; % Ty le bien dang Dm = 0.000000000; % Vecto Goc toa G = [X0; Y0; Z0]; % Vecto XOAY (VX) VX = [Dm Ez -Ey;-Ez Dm Ex;Ey -Ex Dm]; input('Enter de chon file toa ITRF dua vao tinh toan '); disp('*****************************************************'); filename = uigetfile; ITRF = xlsread(filename); % Doc (Nhap)File dau vao dang Excel cua toa diem ITRF % disp('ITRF'); % disp(ITRF); % Tinh toa VN2000-3D VN2K3D = ITRF + G + VX*ITRF; disp('***************************************'); disp('Toa VN2000-3D can xac dinh la:') disp('VN2K3D'); disp(VN2K3D); xlswrite('VN2K3D_KQ.xlsx',VN2K3D); % Xuat File ket qua 211 Phục lục 4.6 Thuật toán hiệu chỉnh tọa độ từ VN2000-3D VN2000-2D % Khai bao % Day la chuong trinh "Hieu chinh toa VN2000-3D ve VN2000-2D" % Khoi tao chuong trinh clc;clear % Nhap gia tri Vi cua diem dang Do Phut Giay Bdo = input('Nhap gia tri B Do = '); Bphut = input('Nhap gia tri B Phut = '); Bgiay = input('Nhap gia tri B Giay = '); % % Nhap gia tri Kinh cua diem dang Do Phut Giay % Ldo = input('Nhap gia tri L Do = '); % Lphut = input('Nhap gia tri L Phut = '); % Lgiay = input('Nhap gia tri L Giay = '); % % Doi gia tri Vi dang Do Phut Giay sang Radian % Brad = ((Bdo*3600 + Bphut*60 + Bgiay)*pi)/(180*60*60); % % Doi gia tri Kinh dang Do Phut Giay sang Radian % Lrad = ((Ldo*3600 + Lphut*60 + Lgiay)*pi)/(180*60*60); % Tinh toan % Chuyen vi dang DO PHUT GIAY ve dang DO B_DO = (Bdo + (Bphut/60)+ (Bgiay/3600)); L_GIAY = 0.002; % Tinh so hieu chinh dB_GIAY = 0.0087 - (0.00024662*B_DO); % Hien thi ket qua cuoi cung disp('*********************************'); disp (['SO HIEU CHINH VAO VI DO dB = ', num2str(dB_GIAY)]); disp('*********************************'); disp (['SO HIEU CHINH VAO VI DO dL = ', num2str(L_GIAY)]); 212