Nội dung tài liệu gồm có : các loại bản đồ, các loại hệ tọa độ trắc địa, tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa trong xây dựng-kiến trúc.
Các loại tài liệu trắc địa liên quan đến xây dựng-kiến trúc
Khái niệm
Trung xây dựng-kiến trúc để xây dựng công trình người ta đã sử dụng các loại tài liệu khác Nhau.Riêng tài liệu trắc địa thường dung nhiều nhất là:
Dưới đây sẽ xem xét các đặc điểm của những tài liệu ấy.
Bản đồ địa hình
Bản đồ địa hinh là hình vẽ thu nhỏ trên giấy các hình chiếu bằng của những phần mặt đất rộng lớn có thể kể đến sự biến dạng do ảnh hưởng độ cong Trái đất theo một quy luật toán học nhất định
1/Mặt quy chiếu của bản đồ địa hình
Mặt quy chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập bản đồ địa hình Vệt nam có ba đặc điểm: 1/Hình dáng là elip khối hai trục
1a/ o’=tâm của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 1b/ b’=trục đứng của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000
1c/ [ꓕb’, O’] =mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000.Đó là một mặt phẳng vuông góc với trục đứng b’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 ở tại tâm điểm o’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
Mặt phẳng kinh tuyến gốc của hệ quy chiếu quốc gia VN-2000 được ký hiệu là [b’, G], là mặt phẳng đi qua trục bé b’ của hệ quy chiếu quốc gia VN-2000 và điểm G (đài thiên văn Grin uyt).
1e/ AA02=pháp tuyến qua A cắt mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 tại A02
Bán trục bé b’ c56752m Độ dẹt cực α’ =(a’-b’): a’=1/298,257
Mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 được lồng vào quả đất quốc tế WGS-84 sao cho phần lãnh thổ Việt nam gần trùng nhất với mặt thủy chuẩn gêôit Do vậy lúc này mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 hoàn toàn không trùng với quả đất quốc tế WGS-84 nữa, cụ thể:
Trong đó: o’ là tâm của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
C là tâm của quả đất quốc tế WGS-84
Nghĩa là tâm của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 cách xa tâm của quả đất quốc tế khoảng 225 met
Trong đó: b’là trục đứng của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000
CN là trục quay đứng của quả đất quốc tế WGS-84
Nghĩa là trục đứng (bé) của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000 không trùng với trục quay đứng của quả đất quốc tế WGS-84
[ꓕb’, o’] là mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000
[ꓕCN, C] là mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84
Nghĩa là mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 không trùng với mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84
[b’, G] là mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
[CN, G] là mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84
Nghĩa là mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 không trùng với mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84
Tóm lại các yếu tố của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 hoàn toàn không trùng với các yếu tố của quả đất quốc tế WGS-84 Chỉ có mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 mới là cơ sở duy nhất để thành lập các hệ tọa độ trong hệ VN-2000
2/Phép chiếu để thành lập bản đồ địa hình
Bản đồ địa hình Việt nam VN-2000 được thành lập theo phép chiếu bản đồ UTM.Trong đó mặt trụ nằm ngang cắt múi đang xét theo hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách đều nó 180 km Điểm A thuộc mặt đất được chiếu vuông góc lên mặt quy chiếu VN-2000 là A02 (phép chiếu thứ nhất), Tiếp theo A02 được chiếu xuyên tâm lên mặt trụ nằm ngang là A02’ (phép chiếu thứ hai) Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng bản đồ
3/Múi chiếu 6 độ của bản đồ địa hình
Bản đồ địa hình Việt Nam được thành lập trong múi chiếu loại 6 độ, tuân theo chuẩn quốc tế Lãnh thổ Việt Nam nằm trong ba múi chiếu 6 độ, bao gồm múi chiếu 48 (đất liền), 49 và 50 (bao gồm quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa và một số đảo khác).
4/Kinh tuyến giữa múi của bản đồ địa hình
Kinh tuyến giữa múi của bản đồ địa hình Việt nam VN-2000 giống với chuân quốc tế Cụ hể như sau (bảng 1.1):
Số hiệu múi 6 độ (q) Kinh tuyến trái (Lt) Kinh tuyến giữa (L0) Kinh tuyến phải (LP)
5/ Biến dang của kinh tuyến giữa múi trong bản đồ địa hình
Kinh tuyến giữa múi của bản đồ địa hình Việt nam VN-2000 bị biến dạng co ngắn lại (biến dạng âm) với k0 = 0,9996 Đặc điểm của bản đồ địa hình là có tỷ lệ thay đổi ở những phần khác nhau của nó Thường thì dọc theo một kinh tuyến nào đó sẽ được chọn làm cơ sở để thành lập bản đồ dọc theo đó thì tỷ lệ là không đổi, tỷ lệ của các hướng đó được gọi là tỷ lệ chính Tỷ lệ tại các phần còn lại của bản đồ sẽ khác với tỷ lệ chính và được gọi là tỷ lệ riêng
6/Hệ tọa độ vuông góc phẳng của bản đồ địa hình VN-2000 (o’x’y’)
Trên mỗi múi chiếu 6 độ quốc gia VN-2000 sẽ thành lập một hệ tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 như sau:
1/ Gốc o’: nằm trên xích đạo và cách trung điểm múi 6 độ vê bên trái 500 km
2/Trục x ’ : thẳng đứng, đi qua o’ và song song với kinh tuyến giữa múi
3/ Trục y’: nằm ngang trên xích đạo, đi qua o’và vuông góc với trục x’
7/Lưới khống chế bản đồ địa hình
1/ Phân loại theo hình dạng:
2/ Phân loại theo qui mô và độ chính xác giảm dần:
2d/ Lưới Đo vẽ bản đò
Mốc của lưới khống chế địa hình có tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 (x’, y’)
9/Tỷ lệ của bản đồ địa hình
10/Phiên hiệu của bản đồ địa hình
1/Sơ đồ phân mảnh bản đồ địa hình (hình 1.1)
2/Bảng tóm tắt phân chia mảnh và đặt phiên hiệu bản đồ địa hình.(bảng 1.2)
Tỷ lệ mảnh bị chia
Cách chia (hàng cột số lượng
Kích thước mảnh con Tên mảnh con được chia ra
Ví dụ phiên hiệu “mảnh cuối cùng”
11/ Đường đồng mức biểu diễn trên bản đồ địa hình Đường đồng mức biểu diễn trên bản đồ địa hình quốc gia có các loại khoảng cao đều đường đồng mức chuẩn là: 0,25m; 0,5m; 1,0m; 2,0m; 5,0m; 10,0m
12/Nội dung biểu diễn của bản đồ địa hình
Trên bản đồ địa hình biểu diễn cả địa vật và dáng đất cao thấp khác nhau
13/ Phạm vi ứng dụng của bản đồ dịa hình
Bản đồ địa hình Việt nam VN-2000 có giá trị sử dụng trong toàn quốc.
Bình đồ địa hình
Bình đồ địa hình là hình vẽ thu nhỏ đồng dạng mặt đất lên giấy trong phạm vi nhỏ hẹp
1/Phép chiếu để thành lập bình đồ địa hình là phép chiếu vuông góc
2/Mặt quy chiếu của bình đồ địa hình là mặt phẳng nằm ngang
3/Điểm chính giữa trung tâm công trường thường được chọn làm điểm tiếp súc giữa mặt phẳng quy chiếu nằm ngang với mặt quy chiếu VN-2000
4/Độ biến dạng trong bình đồ địa hình: đồng dạng ở mọi nơi k = 1,0000
5/Quy mô chiếu: nhỏ bé, trong phạm vi từng công trường xây dựng
6/Hệ tọa độ vuông góc phẳng ký hiệu là (o * x * y * ) a/Gốc o * : nằm ở góc tây nam công trường sao cho toàn vùng có x * , y * đều dương b/Trục x * : chọn song song với đường giao thông quốc lộ c/Trục y * : vuông góc với trục x *
7/ Lưới khống chế công trình có ba dạng: a/ Lưới đường chuyền công trình b/ Lưới tam giác công trình c/ Lưới ô vuông xây dựng
8/Tính chuyển đổi giữa các tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 với tọa độ vuông góc phẳng công trường theo công thức Helmet
9/ Tỷ lệ bình đồ địa hình
Bình đồ địa hình có các loại tỷ lệ sau:
10/ Tên của bình đồ địa hình
Tên của bình đồ địa hình là địa chỉ hành chính của khu đất ấy
11/ Nội dung biểu diễn trên bình đồ địa hinh:
12/ Có vẽ đường đồng mức
Bình đồ địa hình chỉ có giá trị sử dụng trong từng công trường xây dựng.
Bản đồ địa chính
Bản đồ địa chính là hình vẽ thu nhỏ mặt đất lên giấy theo một quy luật toán học nhất định Bản đồ địa chính có nhiều điểm khác với bản đồ địa hình và khác với bình đồ địa hình Cụ thể là bản đồ địa chính có những đặc điểm sau
1/Mặt quy chiếu để thành lập bản đồ địa chính
Mặt quy chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập bản đồ địa chính Vệt nam
2/ Phép chiếu để thành lập bản đồ địa chính
Bản đồ địa chính được thành lập theo phép chiếu bản đồ UTM.Trong đó mặt trụ nằm ngang cắt múi 3 độ địa chính đang xét theo hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách đều nó 180 km Điểm A thuộc mặt đất được chiếu vuông góc lên mặt quy chiếu VN-
2000 là A04 (phép chiếu thứ nhất), Tiếp theo A04 được chiếu xuyên tâm lên mặt trụ nằm ngang là A04’ (phép chiếu thứ hai) Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng bản đồ
3/ Múi chiếu 3 độ địa chính của từng tỉnh
Chỉ có một loại múi chiếu 3 độ địa chính được sử dụng để thành lập bản đồ địa chính, và mỗi múi chiếu này bao trùm toàn bộ lãnh thổ của một tỉnh Các múi chiếu 3 độ địa chính này được Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam quy định riêng cho từng tỉnh.
4/ Kinh tuyến (trục) giữa múi chiếu địa chính
Kinh tuyến trục giữa múi chiếu 3 độ địa chính do cục đo đạc bản đồ Việt nam quy định riêng cụ thể khác nhau cho từng tỉnh
5/ Biến dang của kinh tuyến giữa múi địa chính
Trong bản đồ địa chính kinh tuyến giữa múi bị biến dạng co ngắn lại k0=0,9999 so với chiều dài thực
6/Hệ tọa độ vuông góc phẳng địa chính (o đc x đc y đc ) có đặc điểm:
Hệ tọa độ vuông góc phẳng địa chính được thành lập từ trong mỗi múi chiếu ba độ địa chính của từng tỉnh như sau:
6a/ Gốc o đc nằm trên xích đạo, cách điểm chính giữa I đc của múi 3 độ địa chính từng tỉnh một đoạn là o đc I đc = 500 km về bên trái
6b/ Trục x đc thẳng đứng, đi qua gốc o đc , song song với kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính từng tỉnh (o đc x đc // I đc ), hướng lên trên (phía bắc) là chiều dương (+)
6c/ Trục y đc nằm ngang, đi qua gốc o đc , trùng với xích đạo, vuông góc với x đc , hướng sang phải (phía đông) là chiều dương (+)
7/Lưới khống chế địa chính
Lưới khống chế địa chính gồm có:
5/ Lưới đo vẽ địa chính
Chúng có những chỉ tiêu kĩ thuật tương ứng cụ thể riêng cho từng loại lưới
8/Tọa độ mốc địa chính
Mốc địa chính có tọa độ vuông góc phẳng địa chính (x đc , y đc )
9/Tỷ lệ bản đồ địa chính
Bản đồ địa chính chỉ có các loại tỷ lệ sau:
10/Phiên hiệu bản đồ địa chính
1/ Sơ đồ phân chia mảnh bản đồ địa chính (hình 1.2)
2/ Số hiệu bản đồ địa chính
1/Số hiệu tờ 1/10 000 gồm có 8 chữ số, dạng tổng quát là 10xxxyyy:
+Hai chữ số đầu tiên luôn luôn là 10
+Ba chữ số tiếp theo xxx là số km chẵn của tọa độ x thuộc góc tây bắc (trên, trái) của tờ bản đồ +Ba chữ số cuối cùng yyy là số km chẵn của tọa độ y thuộc góc tây bắc (trên, trái) của tờ bản đồ
2/Số hiệu tờ 1/5 000 chỉ có 6 chữ số, dạng tổng quát là xxxyyy
Do mảnh 1/10 000 phân ra nó
3/Số hiệu tờ 1/2 000, ví dụ 123456-9, gồm có:
+Số hiệu tờ 1/5 000 đã chia 3.3=9 ra nó
4/ Số hiệu tờ 1/1 000, ví dụ 123456-9-d, gồm có:
+Số hiệu tờ 1/2 000 đã chia 2.2=4 ra nó
5/Số hiệu tờ 1/500, ví dụ 123456-9-(16), gồm có:
+Số hiệu tờ 1/2 000 đã chia 4.4 ra nó
+Mở ngoặc đơn, số Ả rập, đóng ngoặc đơn
6/ Số hiệu tờ 1/200, ví dụ 123456-9-100, gồm có:
+Số hiệu tờ 1/2 000 đã chia 10.100 ra nó
+Số Ả rập Không có ngoặc đơn
3/ Bảng tóm tắt các đặc tính của từng mảnh bản đồ địa chính (bảng 1.3)
Dạng số hiệu bản đồ địa chính (3) Đặc điếm số hiệu (4)
Bản đồ địa chính (ngoại trừ tỷ lệ 1/10 000) không có đường đồng mức, chỉ có ít điểm ghi độ cao thủy chuẩn mà thôi
12/Nội dung biểu diễn của bản đồ địa chính
Nội dung chủ yếu của bản đồ địa chính là vị trí, chu vi thửa đất, diện tích, loại đất, chủ sở hữu
Bản đồ địa chính chỉ được ứng dụng trong từng tỉnh để quản lý đất đai đô thị tính toán giải phóng mặt bằng khi cải tạo, mở rộng, xây dựng công trình mới.
Bảng tổng hợp bản đồ địa hình, bình đồ địa hình, bản đồ địa chính
Tất cả ba loại bản đồ địa hình, bình đồ địa hình, bản đồ địa chính đều được sử dụng rất nhiều trong các giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình Nhưng khi sử dụng chúng cần phải nhớ rằng từng loại cụ thể lại có những đặc điểm riêng nhất định không được nhầm lẫn! (bảng 1.4), Tại vì điều này có ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng của công trình xây dựng
A.Bản đồ địa hình B.Bình đồ địa hình C.Bản đồ địa chính
Mặt quy chiếu VN-2000 Mặt phẳng nằm ngang Mặt quy chiếu VN-2000
Phép chiếu bản đồ UTM Phép chiếu vuông góc Phép chiếu bản đồ UTM
Múi 6 độ quốc gia, giống chuẩn quốc tế
Vung công trường xây dựng
Múi chiếu 3 độ địa chính do cục đo đạc quy định
Kinh tuyến giữa múi quốc gia giống chuẩn quốc tế
Kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính do cục đo đạc quy định cho từng tỉnh
Kinh tuyến giữa múi bị co lại k0=0,9996 Đồng dạng, mọi nơi có k=1,0000
Kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính bị co lại k0=0,9999
Hệ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000
1/Gốc o’cách điểm giữa múi 6 độ quốc gia I’ một đoạn o’I’P0km về bên trái
2/Trục x’ thẳng đứng, đi qua o’ và song song với kinh tuyến giữa múi
3/Trục y’ nằm ngang, đi qua o’ và vuông góc với o’x’
Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường
1/Gốc o* nằm ở góc tây nam công trường đảm bảo cho các tọa độ đều dương
2/Trục x* đi qua o* và song song với đường giao thông
3/Trục y* đi qua o* và vuông góc với trục o*x*
Hệ tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh.1/Gốc o đc cách điểm giữa múi 3 độ địa chính từng tỉnh I đc một đoạn o đc I đc P0km về trái
2/Trục x đc thẳng đứng, đi qua o đc và song song với kinh tuyến giữa múi
3 độ đạ chính(o đc x đc 3/Trục y đc nằm ngang, đi qua o đc và vuông góc với o đc x đc
4/Lưới Đo vẽ bản đồ
1/Lưới đường chuyền công trình
2/Lưới tam giác công trình
2/Lưới đo vẽ địa chính
8 Tỷ lệ Tỷ lệ nhỏ:
9 Cách chia mảnh và ghi tên
Tên của tờ bình đồ địa hình là địa chỉ hành chính của khu đất ấy
10 Nội dung Địa vật + địa hình Địa vật + địa hình Dịa vất + thuộc tính
11 Đường đồng mức Đường đồng mwcs0,25m.0,5m.1,0m
2,0m.5,0m.10,0m Đường đồng mức Trừ 1/10 000 còn lại chỉ ghi số độ cao
Từ A thành B (và ngược lại) theo công thức Helmet
1/Từ A thành C: qua 2 bước (và ngược lại)
2/Từ B thành C:qua 3 bước (và ngược lại)
Toàn quốc Từng công trường xây dựng
1.6 Nhận xet về các loại bản đồ
Bản đồ địa hình, bình đồ địa hình, bản đồ địa chính khác nhau theo tất cả 13 tiêu chí kĩ thuật là: 1/phép chiếu ,2/ mặt quy chiếu ,3/độ biến dạng,4/quy mô chiếu ,5/kinh tuyến giữa múi,6 gốc của hệ tọa độ ,7/lưới khống chế 8/tính toán chuyển đổi tọa độ giữa các hệ ,9/tỷ lệ ,10/cách chia mảnh và đặt tên,11/nội dung biểủ diễn gì ,12/có đường đồng mức không, 13/ phạm vi ứng dụng.
Nhận xét về các loại bản đồ
Trong xây dựng –kiến trúc khi sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau sẽ làm xuất hiện các loại hệ tọa độ khác nhau như:
1/ Hệ độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000 (H)
2/ Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(CXYZ)
3/ Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ )
4/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 (oxy)
5/ Hệ tọa độ địa tâm HN-72 (O’’X’’Y’’Z’’)
6/ Hệ tọa độ trắc địa HN-72 (B’’L’’H’’)
7/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe (HN-72) (o” x” y”)
8/ Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 (0’X’Y’Z’)
9/ Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000 (B’L’H’)
10/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 (o’x’y’)
11/ Hệ tọa độ vuông góc địa chính từng tỉnh (o đc x đc y đc ).
12/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường (o*x*y*).
13/ Hệ tọa độ độc cực phẳng trắc địa (Aα AB )
Dưới đây sẽ xem xét những đặc điểm của 13 hệ tọa độ ấy
2.2 Hệ độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000 (H) Độ cao (thủy chuẩn) VN-2000 (H) được cả nước sử dụng từ năm 2000
1/Độ cao H là một trong ba yếu tố (x’, y’, H) để định vị điểm trong không gian Vậy độ cao H là gì?
2/ Độ cao (thủy chuẩn) của một điểm là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ điểm ấy đến mặt thủy chuẩn (hình 2.1)
Các loại hệ tọa độ trắc địa liên quan đến xây dựng-kiến trúc
Khái niệm
Trong xây dựng –kiến trúc khi sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau sẽ làm xuất hiện các loại hệ tọa độ khác nhau như:
1/ Hệ độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000 (H)
2/ Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(CXYZ)
3/ Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ )
4/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 (oxy)
5/ Hệ tọa độ địa tâm HN-72 (O’’X’’Y’’Z’’)
6/ Hệ tọa độ trắc địa HN-72 (B’’L’’H’’)
7/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe (HN-72) (o” x” y”)
8/ Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 (0’X’Y’Z’)
9/ Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000 (B’L’H’)
10/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 (o’x’y’)
11/ Hệ tọa độ vuông góc địa chính từng tỉnh (o đc x đc y đc ).
12/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường (o*x*y*).
13/ Hệ tọa độ độc cực phẳng trắc địa (Aα AB )
Dưới đây sẽ xem xét những đặc điểm của 13 hệ tọa độ ấy.
Hệ độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000 (H)
Độ cao (thủy chuẩn) VN-2000 (H) được cả nước sử dụng từ năm 2000
1/Độ cao H là một trong ba yếu tố (x’, y’, H) để định vị điểm trong không gian Vậy độ cao H là gì?
2/ Độ cao (thủy chuẩn) của một điểm là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ điểm ấy đến mặt thủy chuẩn (hình 2.1)
Ví dụ đỉnh núi Everest cao 8.848 mét
3/ Phương dây dọi là phương của sợi dây treo vật nặng
4/ Mặt thủy chuẩn (gêôit)là mặt nước biển trung bình yên tĩnh tưởng tượng kéo dài xuyên qua các lục địa làm thành một mặt cong khép kín có pháp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương dây dọi đi qua điểm ấy
5/Việt Nam chọn gốc của mặt thủy chuẩn tại Hòn Dấu (Đồ Sơn – Hải Phòng.).
Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(CXYZ)
Từ năm 1984, Hệ thống Tọa độ Địa tâm Không gian Quốc tế WGS-84 được triển khai trên toàn cầu để xác định vị trí các điểm trên Trái Đất Hiện tại, hệ thống định vị toàn cầu (GPS) của Hoa Kỳ sử dụng Hệ tọa độ WGS-84 làm cơ sở đo đạc.
1/Qủa đất quốc tế [C, CN]
1/C=tâm của quả đất quốc tế WGS-84
2/CN=Trục quay của quả đất quốc tế WGS-84 (N là cực bắc)
3/ [ꓕCN, C] = Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng vuông góc với trục quay CN tại C
4/ [CN, G] = Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng chứa trục quay CN và chứa G (G=đài thiên văn Grin uýt, Anh)
2/Mặt qui chiếu quốc tế WGS-84 [oab]
Mặt qui chiếu WGS-84 có ba đặc điểm :
1/Hình dáng: elip khối hai trục:
1a/ o=tâm của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84
1b/ b=trục đứng của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84
1c/ [ꓕb, O] = mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 d â y d ọi
1d/ [b, G] = mặt phẳng kinh tuyến gốc của măt quy chiếu quốc tế WGS-84 1e/ AA01= pháp tuyến qua A cắt mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 tại A01 2/Kích thước: a c78137m (bán trục lớn) b c56752m (bán trục bé) α =1/298,257 (độ dẹt cực)
Mặt quy chiếu quốc trế WGS-84 được lồng vào quả đất quốc tế WGS-84 sao cho trùng nhau hoàn toàn như sau:
Tâm O của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với tâm C của quả đất quốc tế WGS-84
Bán trục bé b của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với trục quay CN của quả đất quốc tế WGS-84
Mặt phẳng xích đạo [ꓕb, O] của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với mặt phẳng xích đạo [ꓕCN, C] của quả đất quốc tế WGS-84
Mặt phẳng kinh tuyến gốc [b, G] của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với mặt phẳng kinh tuyến gốc [CN, G] của quả đất quốc tế WGS-84
Mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 là cơ sở để thành lập các hệ tọa độ trong hệ này Nhưng nó lại hoàn toàn trùng khớp quả đất quốc tế WGS-84 Do vậy quả đất quốc tế WGS-84 sẽ trực tiếp là cơ sở để thành lập các hệ tọa độ trong hệ này
3/Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(CXYZ)
1/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ) được thành lập như sau:
Gốc C của hệ địa tâm không gian quốc tễ WGS-84 là tâm C của quả đất quốc tế WGS-84
Trục CZ trùng với trục quay CN của trái đất WGS-84, có phương thẳng đứng đi qua C, hướng từ C lên phía trên là chiều dương (+)
1c/Trục CX = [CN, G] cắt [ꓕCN, C]
Trục CX là giao tuyến giữa mặt kinh tuyến gốc [CN, G] của quả đất quốc tế WGS-84 với mặt phẳng xích đạo [ꓕCN, C] của quả đất quốc tế WGS-84, có phương nằm ngang đi qua C, hướng từ tâm C ra phía trước là chiều dương (+)
1d/Trục CY= thuộc [ꓕCN, C] và ꓕOX tại C
Trục CY nằm trong mặt phẳng xích đạo [ꓕCN, C] của quả đất quốc tế WGS-84, có phương nằm dọc đi qua C, hướng từ tâm C sang phía phải là chiều dương +
2/ Đặc điểm : ba trục OX, OY, OZ vuông góc với nhau từng đôi một
3/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ đẻ định vị điểm A là XA, YA, ZA
4/ Vi dụ : Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ địa tâm quốc tế WGS.84 là:
Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ )
Từ năm 1984 thế giới sử dụng hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84 để định vị điểm Hiện nay việc đo đạc GPS của Mỹ theo hệ này
1/Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ ) được thành lập bởi bốn gốc:
1a/ AA01 : Pháp tuyến của mặt qui chiếu quốc tế WGS-84 đi qua điểm A
1b/ [oab] : Mặt qui chiếu quốc tế WGS-84
1c/ [ꓕCN,C] : Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84
1d/ [CN,G] : Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84
2/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu WGS-84 được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là B,L,H tđ với ký hiệu:
Độ vĩ trắc địa quốc tế WGS-84 được biểu thị bằng góc 2a/B, hình thành bởi đường pháp tuyến AA01 của mặt quy chiếu WGS-84 đi qua điểm A và mặt phẳng xích đạo [ꓕCN,C] của quả đất WGS-84 Góc này được đo từ mặt phẳng xích đạo về phía Bắc tạo thành độ vĩ Bắc (N) hoặc về phía Nam tạo thành độ vĩ Nam (S).
2b/ L=góc([CN,G],[CN,A]) : là độ kinh trắc địa quốc tế WGS-84.(E:đông,W:tây) Độ kinh trắc địa quốc tế WGS-84 là góc phẳng của nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc [CN,G] với mặt phẳng kinh tuyến chứa điểm A của cùng quả đất quốc tế WGS-84 ,nó có giá trị từ 0 0 đến ±180 0 tính từ mặt phẳng kinh tuyến gốc về hai nửa đông và tây bán cầu , tương ứng gọi là độ kinh đông E hay độ kinh tây W
2c/ H tđ = AA01 : là độ cao trắc địa quốc tế WGS-84 Độ cao trắc địa quốc tế H tđ là khoảng cách theo phương pháp tuyến tính từ điểm A ấy đến mặt qui chiếu quốc tế WGS-84
3/ Ví dụ : Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ Trắc địa quốc tế WGS.84 là:
Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 (oxy)
Từ năm 1984 thế giới sử dụng hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 để định vị điểm Hiện nay việc đo đạc GPS của Mỹ theo hệ này
1/ Phép chiếu bản đồ UTM
1/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 là A01 (phép chiếu thứ nhất)
2/Tiếp theo các điểm A01 thuộc mặt quy chiếu WGS-84 (cong) này sẽ được biểu diễn tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM là A01’ (phép chiếu thứ hai)
Phép chiếu bản đồ UTM sử dụng mặt trụ nằm ngang cắt múi chiếu 6 độ theo hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách nó 180 km Đây là phép chiếu xuyên tâm, khai triển mặt trụ thành mặt phẳng.
4/ Hình chiếu của mỗi múi chiếu UTM có các đặc điểm sau:
4a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng)
4b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng đứng và chúng vuông góc với xích đạo
+ Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1)
Phần nằm trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng âm) Trong số các kinh tuyến trong múi giờ, kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ còn bằng 0,9996 lần chiều dài thật, còn trong múi loại ba độ thì chỉ còn 0,9999 lần chiều dài thật.
Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra, gây ra biến dạng dương Kinh tuyến nằm ở mép biên múi giờ, nơi tiếp xúc giữa hai múi giờ liền kề, sẽ có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất.
2/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 (oxy)
1/ Trên mỗi múi chiếu bản đồ UTM-WGS-84 thế giới đã thành lập một hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 như sau:
1a/ Gốc o : nằm trên hình chiếu xích đạo và cách điểm chính giữa I của múi chiếu WGS-84 một đoạn là oI = 500km về bên trái
1b/ Trục ox : thẳng đứng, đi qua gốc o, song song với hình chiếu kinh tuyến giữa múi WGS-84 (ox// IN) và cách nó một đoạn là oI = 500km về bên trái, hướng lên phía trên là chiều dương (+)
1c/ Trục oy : nằm ngang ,đi qua gốc o , trùng với hình chiếu xích đạo , vuông góc với trục x , hướng sang phía phải là chiều dương (+)
1d/- Để đơn trị người ta quy ước rằng: trước mỗi tung độ y phải ghi cả số hiệu múi chiếu q Giữa chúng (q và y) được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm (.)
Việc thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS.84 như trên tạo cho mọi điểm thuộc Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x, y) luôn dương:
3/Điểm A chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được hai thành phần tọa độ để định vị
5/ Nhận xét : tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (x;y) và tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B; L) có quan hệ với nhau: x = f1(B;L) (2.1) y = f2(B;L) (2.2)
Hệ tọa độ địa tâm HN-72 (O’’X’’Y’’Z’’)
Hiện tại Nga, Trung quốc đang sử dụng hệ qui chiếu Crasovski.Từ năm 1972 đến năm
2000, Việt Nam sử dụng hệ qui chiếu Crasovski để định vị điểm và đặt tên cho hệ này là HN-72
1/ C” là tâm của quả đất Crasovski
2/ C” N” là trục quay của quả đất Crasovski (N” là cực bắc)
3/ [ꓕC’’N’’, C’’] là Mặt phăng xích đạo của quả đất Crasovski.Đó là mặt phẳng vuông góc với trục quay C” N” tại C”
4/ [C” N”, G] là Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất Crasovski, Đó là mặt phẳng chứa trục quay C” N” và chứa G (G là đài thiên văn Grin-uyt, Anh)
Mặt qui chiếu HN-72 (Crasovski) có ba đặc điểm :
1/Hình dạng : là elip khối hai trục
Mặt quy chiếu HN-72 được thành lập trên cơ sở của quả đất Crasovski Điều này có nghĩa là quả đất Crasovski đóng vai trò là hệ tọa độ nền tảng cho hệ tọa độ HN-72 Do đó, khi sử dụng hệ tọa độ HN-72, các phép đo đạc và tính toán sẽ được thực hiện dựa trên quả đất Crasovski.
3/ Hệ tọa độ địa tâm HN-72 (C’’X’’Y’’Z’’)
1/Hệ tọa độ địa tâm HN.72 được thành lập như sau:
Gốc C” của hệ tọa độ địa tâm HN-72 nằm tại tâm quả đất Crasovski
Trục C” Z” trùng với trục quay C” N” của quả đất Crasovski, có phương thẳng đứng đi qua C”, hướng từ C” lên phía trên là chiều dương (+)
Trục C”X” là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc [C” N”, G] với mặt phẳng xích đạo [ꓕC’’N’’, C’’], có phương nằm ngang, hướng từ tâm C” ra phía trước là chiều dương (+)
Trục C” Y” của hệ tọa độ địa tâm HN-72 nằm trong mặt phẳng xích đạo của quả đất Crasovski, theo phương dọc và vuông góc với trục C”X” tại C”, hướng từ tâm C” ra phía trước là chiều dương (+)
2/ Đặc điểm :ba trục C”X”, C” Y”, C” Z” vuông góc với nhau từng đôi một
3/Điểm A được chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ cho ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là XA”, YA”, ZA”.
Hệ tọa độ trắc địa HN-72 (B’’L’’H’’)
Hiện tại Nga, Trung quốc đang sử dụng hệ qui chiếu Crasovski.Từ năm 1972 đến năm
2000, Việt Nam sử dụng hệ qui chiếu Crasovski để định vị điểm và đặt tên cho hệ này là HN-72
1/ Hệ tọa độ Trắc địa HN-72 (B”L”H”) được thành lập bởi bốn gốc sau:
1a/ AA03 là pháp tuyến của mặt quy chiếu HN-72 có chứa điểm A
1b/ [o”a”b”] là mặt qui chiếu HN-72
1c/ [ꓕC’’N’’,C’’] là mặt phẳng xích đạo của quả đất Crasovski 1d/ [C”N”,G] là mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất Crasovski
2/Điểm A được chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu HN-72 cho ba thành phần tọa độ để định vị điểm A trong không gian là:
2a/ B” là độ vĩ trắc địa HN-72 ( N: bắc, S: nam)
2b/ L” là độ kinh trắc địa HN-72 (E : đông, W : tây)
2c/ H” = AA03 : là độ cao trắc địa HN-72 Đó là khoảng cách theo phương pháp tuyến kể từ điểm A ấy đến mặt qui chiếu HN-72.
Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe (HN-72) (o” x” y”)
Hiện tại Nga, Trung quốc đang sử dụng hệ qui chiếu Crasovski.Từ năm 1972 đến năm
2000, Việt Nam sử dụng hệ qui chiếu Crasovski để định vị điểm và đặt tên cho hệ này là HN-72
1/ Phép chiếu bản đồ Gaus(HN.72)
1/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt quy chiếu HN-72 là A03 (phép chiếu thứ nhất)
2/ Tiếp theo các điểm A03 thuộc mặt quy chiếu HN-72 (cong) này sẽ được biểu diễn tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ GAUS là A03’ (phép chiếu thứ hai)
3/Phép chiếu bản đồ Gaus được minh họa như sau: lồng một hình trụ nằm ngang tiếp xúc với múi đang xét theo kinh tuyến giữa múi Chiếu xuyên tâm Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng
4/ Hình chiếu Gaus của mỗi múi có các đặc điểm sau:
4a/- Bảo toàn về góc (đồng dạng)
4b/- Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng đứng Chúng vuông góc với nhau
4c/- Kinh tuyến giữa múi không bị biến dạng (hệ số biến dạng dài k = 1) Ở những nơi khác càng xa kinh tuyến giữa múi thì biến dạng càng nhiều.Tại biên múi 6 có hệ số biến dạng dài k = 1,0014
2/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe (HN-72) (o”x”y”)
1/ Trong mỗi múi chiếu Gaus người ta thành lập một hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus- Criughe (Việt Nam gọi là hệ tọa độ vuông góc phẳng HN-72) như sau:
1a/ Gốc o” nằm trên hình chiếu xích đạo và cách điểm chính giữa I” của múi chiếu HN-72 một đoạn lào”I” = 500 km về bên trái
1b/ Trục o”x” thẳng đứng, đi qua o”, song song với hình chiếu kinh tuyến giữa múi HN-72 (o”x”//I”N) và cách nó một đoạn là o”I” = 500 km về bên trái, hướng lên phía trên là chiều dương (+)
1c/ Trục o”y” nằm ngang ,đi qua o”, trùng với hình chiếu xích đạo, vuông góc với trục o”x” , hướng sang phía phải là chiều dương (+)
Để tránh nhầm lẫn, quy định ghi số thứ tự múi chiếu n trước mỗi tung độ y” Số thứ tự múi chiếu và tung độ y” được ngăn cách nhau bằng dấu chấm (.).
2/ Ưu điểm : hệ tọa độ HN.72 được thànhlập như trên tạo cho mọi điểm thuộc bắc bán cầù đều có toạ độ dương
3/Điểm A sẽ được chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ cho hai thành phần tọa độ để định vị điểm A là xA”, yA”
5/ Nhận xét : hệ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe (HN-72) (x”; y”) và tọa độ trắc địa HN-72 (B”; L”) có quan hệ với nhau: x" = f5(B”; L”) (2.3) y" = f6(B”; L”) (2.4).
Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 (0’X’Y’Z’)
Từ năm 2000 Việt Nam sử dung quả đất quốc tế WGS-84, mặt qui chiếu VN-2000 để làm cơ sở thành lập các hệ tọa độ quốc gia VN-2000 định vị điểm
1/ Qủa đất quốc tế WGS-84 [C, CN]
1/C=tâm của quả đất quốc tế WGS-84,
2/CN=Trục quay của quả đất quốc tế WGS-84 (N là cực bắc)
3/ [ꓕCN, C] = Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng vuông góc với trục quay CN tại C
4/ [CN, G] = Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng chứa trục quay CN và chứa G (G=đài thiên văn Grin uýt, Anh)
2/Mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 [o’a’b’]
Mặt qui chiếu VN-2000có ba đặc điểm: (hình 2.2.)
Là elip khối hai trục:
1a/ o’=tâm của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
1b/ b’=trục đứng của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000
Mặt phẳng xích đạo 1c của hệ quy chiếu quốc gia VN-2000 (1c/[ꓕb’, O’]) là mặt phẳng vuông góc với trục đứng b’ của hệ VN-2000 tại điểm O’ (tâm điểm của hệ VN-2000).
1d/ [b’, G] = mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000.Đó là một mặt phẳng đi qua trục bé b’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 và điểm G (đài thiên văn Grin uyt)
1e/ AA 02 =pháp tuyến qua A cắt mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 tại A 02
2/Kích thước: a’ c78137m (bán trục lớn) b’ c56752m (bán trục bé) α’ =1/298,257 (độ dẹt cực)
Mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 được lồng vào quả đất quốc tế WGS-84 sao cho phần lãnh thổ
Do vị trí địa lý của Việt Nam gần với hệ thống tọa độ tham chiếu quốc tế Geoid nhất nên mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 được sử dụng tại Việt Nam không trùng với hệ thống tọa độ tham chiếu quốc tế WGS-84.
Các yếu tố của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 không trùng với các yếu tố của quả đất quốc tế WGS-84 Do vậy chỉ có mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 mới là cơ sở duy nhất để thành lập các hệ tọa độ trong hệ VN-2000 mà thôi
3/Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 (0’X’Y’Z’)
1/ Hệ tọa độ địa tâm VN-2000 (O’X’Y’Z’) được thành lập như sau (hình 2.3):
Nghĩa là gốc O’của hệ tọa độ địa tâm O’Z’quốc gia VN-2000 trùng với tâm o’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
Nghĩa là trục đứng O’Z’cuả hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 trùng với trục đứng bé b’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000,hướng lên trên là chiều dương(+)
Nghĩa là trục ngang O’X’của hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000 là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc [b’, G] của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 cắt mặt phẳng xích đạo [ꓕb’,o’] của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000,hướng từ tâm ra kinh tuyến gốc là chiều dương (+)
1d/Trục dọc O’Y’= thuộc [ꓕb’,o’] và ꓕ O’X’ tại O’
Nghĩa là trục dọc O’Y’ nằm trong mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 và vuông góc với trục O’X’ tại tâm điểm o’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000,hướng sang phải là chiều dương (+)
2/ Đặc điểm: ba trục O’X’, O’Y’, O’Z’ vuông góc với nhau từng đôi một
3/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là X A ’,Y A ’,Z A ’.
Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000 (B’L’H’)
1/ Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000 (B’L’H’) được thành lập bởi bốn gốc là (hình 2.4):
1a/ AA 02 : Pháp tuyến của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 và đi qua điểm A
1b/ [o’a’b’] : Mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 1c/ [ꓕb’,o’] : Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 1d/ [b’,G] : Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu quốc gia VN-2000
Hình 2.4 2/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là B’,L’,H’
2a/ H’ = AA 02 : là độ cao trắc địa quốc giaVN-2000.Đó là khoảng cách theo phương pháp tuyến kể từ điểm A ấy đến mặt qui chiếu quốc gia VN-2000
2b/ B’=góc (AA 02, [ ꓕb’,o’]) : là độ vĩ trắc địa quốc gia VN-2000.Đó là góc nhọn hợp bởi pháp tuyến AA 02 của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 với mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu quốc gia VN-
2000, nó có giá trị từ O đến +90 tương ứng là độ vĩ Bắc (N)
2c/ L’=góc ([b’,G],[b’,A]) : là độ kinh trắc địa quốc gia VN-2000.Đó là góc phẳng của nhị diện tạo bởi mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 với mặt phẳng kinh tuyến của mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 chứa điểm A, nó có giá trị từ O đến +180 tương ứng là độ kinh Đông (E).
Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 (o’x’y’)
Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 được thành lập dựa trên cơ sở mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 và tuân theo phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000) Phép chiếu này đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình chuyển đổi giữa tọa độ địa lý và tọa độ vuông góc, giúp cho việc định vị và sử dụng bản đồ trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
1/ Phép chiếu bản đồ UTM (VN.2000)
1/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 là A 02 (phép chiếu thứ nhất)
2/ Tiếp theo các điểm A 02 thuộc mặt quy chiếu VN-2000 (cong) này sẽ được biểu diễn tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM (VN-200) là A 02 ’ (phép chiếu thứ hai)
3/Nội dung của phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000):
3a/ Mặt quy chiếu quốc giaVN-2000 được phân chia bởi các kinh tuyến thành những múi bằng nhau rộng 6 Các múi này được ghi số hiệu là q = 1, 2, 3… 60, kể từ kinh tuyến 180 vòng hết Tây bán cầu sang Đông bán cầu
3b/ Dựng một mặt trụ nằm ngang cắt múi đang xét của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 theo hai vòng cát tuyến đối xứng nhau qua kinh tuyến giữa múi Mỗi vòng cát tuyến này đều cách kinh tuyến giữa múi là 180km
3c/ Đặt nguồn sáng điểm tại tâm O’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 để chiếu xuyên tâm múi đang xét lên mặt trụ nằm ngang
3d/ Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng Tưởng tượng cắt hình trụ theo hai đường sinh cao nhất và thấp nhất, rồi trải mặt trụ thành mặt phẳng
4/ Hình chiếu của mỗi múi UTM (VN2000) có các đặc điểm sau:
4a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng)
4b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng đứng và vuông góc với xích đạo
+ Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1) + Phần trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng âm) Kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ còn dài bằng k 0 =0,9996 chiều dài thật (trong múi ba độ có k 0 = 0,9999)
+ Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra (biến dạng dương) Kinh tuyến ở mép biên múi có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất
2/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 (o’x’y’)
1/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000 được thành lập như sau (hình 2.5):
1a/ Gốc o’ : nằm trên xích đạo và cách điểm chính giữa (I’) của múi chiếu quốc gia VN-
2000 một đoạn là o’I’ = 500 km về bên trái
1b/ Trục o’x’: thẳng đứng, đi qua gốc o’, song song với kinh tuyến giữa múi chiếu VN-2000 (o’x’ //I’N) và cách nó một đoạn là o’I’ = 500 km về bên trái (tại vì nửa múi chỗ rộng rất gần bằng 333km), hướng lên trên (phía bắc) là chiều dương (+)
1c/ Trục o’y’: nằm ngang, đi qua gốc o’, trùng với hình chiếu xích đạo, vuông góc với trục o’x’, hướng sang phải (phía đông) là chiều dương (+)
Để xác định vị trí các điểm trên bề mặt Trái đất một cách đơn trị, các nhà địa lý đã quy định ghi số hiệu của múi chiếu trước mỗi tung độ, ngăn cách bằng dấu chấm Quy định này đảm bảo tính chính xác và nhất quán trong việc xác định vị trí các điểm trên bản đồ, phục vụ cho các mục đích nghiên cứu, định vị và dẫn đường.
2/Ưu điểm: Việc thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 như trên tạo cho mọi điểm thuộc lãnh thổ Việt Nam ở Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x, y) luôn dương:
3/Điểm A được chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được hai thành phần tọa độ để định vị điểm A là x A ’, y A ’
5/ Nhận xét: tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 (x’; y’) và tọa độ không gian Trắc địa quốc gia VN-
2000 (B’; L’) có quan hệ với nhau: x’ = f 3 (B’, L’) (2.5) y’ = f 4 (B’, L’) (2.6)
Hệ tọa độ vuông góc địa chính từng tỉnh (o đc x đc y đc )
Hệ toạ độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh có đặc điểm (hinhf 2.6)
1/Gốc o đc nằm trên xích đạo và cách điểm giữa (I đc ) của múi 3 độ địa chính từng tinh một đoạn là o đc I đc = 500 km về bên trái
2/ Trục o đc x đc thẳng đứng, đi qua o đc , song song với kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính của từng tỉnh (o đc x đc // I đc N) và cách nó một đoạn là o đc I đc = 500 km về bên trái, hướng từ gốc o đc lên trên (phỉa bắc) là chiều dương (+)
3/ Trục o đc y đc nằm ngang, đi qua o đc , trùng với hình chiếu xích đạo, vuông góc với trục o đc x đc , hướng từ gốc o đc sang phải (phía đông) là chiều dương (+)
Tọa độ vuông góc phẳng địa chính (x đc , y đc ) chỉ có giá trị sử dụng trong từng tỉnh.
Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường (o*x*y*)
Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường có đặc điểm (hinh 2.7)
1/ Gốc o* nằm ở góc tây nam công trường, đảm bảo sao cho tọa độ của mọi điểm (x*, y*) đều dương
2/ Trục o*x* thường được chọn nằm song song với đường giao thông
3/ Trục o*y* vông góc với trục o*x*
Tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*) chỉ có giá trị sử dụng trong từng công trường xây dựng.
Hệ tọa độ độc cực phẳng trắc địa (Aα AB )
1/ Trên mặt phẳng vị trí của từng điểm có thể được xác định hoặc theo hệ tọa độ vuông góc hoặc theo hệ tọa độ độc cực
2/ Hệ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa được thành lập như sau (hình 2.8):
2a/Gốc cực A: thường là một điểm của lưới khống chế trắc địa mặt bằng đã được cố định trên thực địa và có tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 đã biết (x A ’,y A ’)
2b/Trục cực AB: thường là một cạnh của lưới khống chế trắc địa mặt bằng.Nó là nửa đường thẳng xuất phát từ A đi qua B và hợp với phương bắc của kinh tuyến giữa múi một góc định hướng α AB
3/ Tọa độ độc cực phẳng trắc địa : vị trí mặt bằng của điểm chi tiết i trong hệ tọa độ độc cực phẳng trắc địa được xác định bởi hai yếu tố sau:
3a/Góc cực ( i ): là góc bằng tính từ trục cực (AB) theo chiều quay của kim đồng hồ đến tia ngắm
Ai của điểm chi tiết i Nó có giá trị từ 0 đến 360 (điều này khác với toán học)
3b/Bán kính cực (S i ): là khoảng cách bằng kể từ gốc cực (A) đến điểm chi tiết i
4/Phạm vi sử dụng: hẹp ,chỉ trong từng trạm máy
2.15 Bảng tổng hợp 13 loại hệ tọa độ trắc địa (bảng 2.1)
TT Hệ tọa độ Gốc Phương đứng
Phương ngang Chiều trước,sau
Phương dọc Chiều trái, phải
1 Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84
C trùng tâm trái đất quốc tế WGS-
CZ trùng trục quay thẳng đứng trái đất WGS-84,hướng lên trên là chiều dương +
CX là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc với mặt phẳng xicha đạo của trái đất WGS-84,hướng về phía trước là chiều dương +
CY nằm trong mặt phẳng xích đạo và vuông góc với trục
OX, hướng sang phải là chiều dương +
2 Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84
1/Mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 2/Mặt phẳng xích đạo quốc tế WGS-
84 3/Mặt phẳng kinh tuyến gốc quốc tế WGS-84
B là độ vĩ trắc địa quốc tế WGS-4
L là độ kinh trắc địa quốc tế WGS-4
H tđ = AA 01 là độ cao trắc địa quốc tế WGS-4
Vuông góc phẳng quốc tế
WGS-84 oxy o nằm trên xích đạo ,cách điểm giữa múi chiếu 6 độ quốc tế I một đoạn OiP0km vế bên trái ox đi qua o, thẳng đứng, song song với kinh tuyến giữa múi oy đi qua o, nằm ngang, trùng xích đạo, vuông góc với ox
4 Hệ tọa độ địa tâm không gian HN-
C ” trùng tâm trái đất Cracovski
C”Z” trùng trục quay thẳng đứng trái đất Cracovski
C”X” là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc với mặt phẳng xich đạo của trái đất Cracovski
C”Y” nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái đất Cracovski và vuông góc với trục O”X”
5 Hệ tọa độ trắc địa không gian HN-
2/Mặt phẳng xích đạo HN-72
3/Mặt phẳng kinh tuyến gốc HN-72 4/Pháp tuyến AA 03 của mặt quy chiếu HN-72
B” là độ vĩ trắc địa HN-72
L” là độ kinh trắc địa HN-72
H”= AA 03 là độ cao trắc địa HN-72
6 Hệ tọa độ vuông góc phẳng HN-
72 o”x”y” o” nằm trên xích đạo ,cách điểm giữa I” của múi chiếu 6 độ HN-72 một đoạn o”x” đi qua o”, thẳng đứng, song song với kinh tuyến giữa múi o”y” đi qua o, nằm ngang, trùng xích đạo, vuông góc với o”x” o”I”P0km vế bên trái
7 Hệ độ cao thủy chuẩn VN-
1/Mặt thủy chuẩn VN-2000 Hòn Dấu, Đồ sơn, Hải phòng
H 0 là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ A đến mặt thủy chuẩn A 0
8 Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-
Gốc O’ trùng với tâm o’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000
Trục O’Z’ trùng với trục b’của mặt quy chiếu quốc gia VN- 2000,hướng lên trên là chiều dương +
Trục O’X’ là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc với mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000,hướng về phía trước là chiều dương +
Trục O’Y’ nằm trong mặt phẳng xích đạo và vuông góc với trục O’X’, hướng sang phải là chiều dương +
9 Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-
2/Mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu VN-2000
3/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu VN-
4/Pháp tuyến AA 02 của mặt quy chiếu VN-2000
B’ là độ vĩ trắc địa quốc gia VN-2000
L’ là độ kinh trắc địa quốc gia
H’= AA 02 là độ cao trắc địa quốc gia VN-2000
Vuông góc phẳng quốc gia VN-
Gốc o’ : nằm trên xích đạo và cách điểm chính giữa (I’) của múi chiếu quốc gia VN-2000 một đoạn là o’I’ =
Trục o’ x’: thẳng đứng, đi qua gốc o’, song song với kinh tuyến giữa múi chiếu VN-
2000 (o’x’ //I’N) và cách nó một đoạn là o’I’ = 500 km về bên trái
(tại vì nửa múi chỗ rộng rất gần bằng 333km),
Trục o’ y’: nằm ngang, đi qua gốc o’, trùng với hình chiếu xích đạo, vuông góc với trục o’x’, hướng sang phải (phía đông) là chiều dương (+) hướng lên trên (phía bắc) là chiều dương (+)
Vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh VN-
Gốc o đc nằm trên xích đạo và cách điểm giữa (I đc ) của múi 3 độ địa chính từng tinh một đoạn là o đc
I đc = 500 km về bên trái.
Trục o đc x đc thẳng đứng, đi qua o đc , song song với kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính của từng tỉnh (o đc x đc //
I đc N) và cách nó một đoạn là o đc
I đc = 500 km về bên trái, hướng lên trên (phỉa bắc) là chiều dương (+)
Trục o đc y đc nằm ngang, đi qua o đc , trùng với hình chiếu xích đạo, vuông góc với trục o đc x đc , hướng sang phải (phía đông) là chiều dương (+)
Vuông góc phẳng công trường o*x*y*
Gốc o* nằm ở góc tây nam công trường, đảm bảo sao cho tọa độ của mọi điểm (x*, y*) đều dương
Trục o*x* thường được chọn nằm song song với đường giao thông.
Trục o*y* vông góc với trục o*x*.
13 Hệ tọa độ Độc cực phẳng trắc địa
Gốc cực A là điểm cố định trên lưới khống chế trắc địa mặt bằng, với tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 đã được xác định (x A ’, y A ’).
Trục cực AB: thường là một cạnh của lưới khống chế trắc địa mặt bằng.Nó là nửa đường thẳng xuất phát từ A đi qua B và hợp với phương bắc của kinh tuyến giữa múi một góc định hướng α AB
2.16 Nhận xét về 13 loại hệ tọa độ trắc địa
1/Mười ba hệ tọa độ trắc địa xem xét ở trên có liên quan đến xây dựng và kiến trúc Chúng là cơ sở để xác định vị trí, hình dạng và kích thước của công trình
2/Nguyên nhân xuất hiện các hệ tọa độ trắc địa này là do trong xây dựng và kiến trúc đã sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau như: bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, bình đồ địa hình, các số đo định vị toàn cầu thuộc các hệ khác nhau: GPS của Hoa kì, Bắc đẩu của Trung quốc, GNOLAS của Nga,
3/Giữa các các hệ tọa độ trong trắc địa so với các hệ tọa độ trong toán học đều khác nhau về không gian tồn tại về cấu tạo gốc, trục, góc phần tư, về phạm vi sử dụng
4/Giữa các hệ tọa độ trắc địa với nhau cũng khác nhau về cách thành lập, phạm vi áp dụng
5/Việc thành lập các hệ tọa độ trắc địa khác nhau đã dựa trên cơ sở các mặt quy chiếu khác nhau như: mặt quy chiếu quốc tế WGS-84, mặt quy chiếu quốc gia VN-2000, mặt quy chiếu Crasovski (HN-72), mặt quy chiếu phẳng
6/Việc biểu diễn mặt đất cong thành mặt phẳng bản đồ không những đã phải dựa trên các mặt quy chiếu khác nhau mà còn phải tuân theo các phép chiếu bản đồ khác nhau như: phép chiếu bản đồ UTM, phép chiếu bản đồ Gaus, phép chiếu vuông góc
7/Bởi vậy với cùng một điểm A trên mặt đất nhưng khi biểu diễn theo các hệ tọa độ trắc địa khác nhau sẽ có trị số tọa độ tương ứng hoàn toàn khác nhau Khi muốn sử dụng chúng đồng thời vào một việc cụ thể nào đó trong xây dựng và kiến trúc thì nhất thiết phải tính toán chuyển đổi chúng về cùng một hệ thống nhất.
Nhận xét về các hệ tọa độ trắc địa
Trong xây dựng-kiến trúc khi sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau sẽ làm xuất hiện các hệ tọa độ tọa độ trắc địa khác nhau là:
1/ Độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000: (H)
2/ Tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84: (X, Y, Z)
3/Tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84: (B, L, H tđ )
4/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc tế WGS-84: (x, y)
5/ Tọa độ địa tâm HN-72: (X”, Y”, Z”)
6/Tọa độ trắc địa HN-72: (B”, L”, H”)
7/ Tọa độ vuông góc phẳng HN-72: (x”, y”)
8/ Tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000: (X’, Y’, Z’)
9/ Tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000: (B’, L’, H’)
10/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000: (x’, y’)
11/ Tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh: (x đc , y đc )
12/ Tọa độ vuông góc phẳng từng công trường: (x*, y*)
13/ Tọa độ độc cực phẳng trắc địa từng trạm máy: (β, S)
Do sự đa dạng của các hệ tọa độ trắc địa nên cần phải chuyển đổi chúng về hệ thống thống nhất để thuận tiện cho quá trình tính toán xử lý dữ liệu.
3.2 Từ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84 (B, L, H tđ ) tính toán chuyển đổi thành tọa địa tâm không gian quốc tế WGS-84 (X, Y, Z)
Tính toán chuyển đổi từ tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B, L, H tđ ) thành tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X, Y, Z) theo công thức sau
Tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa trong xây dựng-kiến trúc
Khái niệm
Trong xây dựng-kiến trúc khi sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau sẽ làm xuất hiện các hệ tọa độ tọa độ trắc địa khác nhau là:
1/ Độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000: (H)
2/ Tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84: (X, Y, Z)
3/Tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84: (B, L, H tđ )
4/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc tế WGS-84: (x, y)
5/ Tọa độ địa tâm HN-72: (X”, Y”, Z”)
6/Tọa độ trắc địa HN-72: (B”, L”, H”)
7/ Tọa độ vuông góc phẳng HN-72: (x”, y”)
8/ Tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000: (X’, Y’, Z’)
9/ Tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000: (B’, L’, H’)
10/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000: (x’, y’)
11/ Tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh: (x đc , y đc )
12/ Tọa độ vuông góc phẳng từng công trường: (x*, y*)
13/ Tọa độ độc cực phẳng trắc địa từng trạm máy: (β, S)
Các hệ tọa độ trắc địa đa dạng đòi hỏi việc chuyển đổi chúng về một hệ thống thống nhất Quá trình chuyển đổi này là cần thiết để đảm bảo tính đồng nhất và chính xác trong các hoạt động trắc địa, địa chính, xây dựng và các lĩnh vực liên quan Việc chuyển đổi tọa độ đảm bảo các phép đo và tính toán được thực hiện trên cùng một hệ thống tham chiếu, giúp loại bỏ các sai sót và đảm bảo kết quả chính xác cho các dự án.
3.2 Từ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84 (B, L, H tđ ) tính toán chuyển đổi thành tọa địa tâm không gian quốc tế WGS-84 (X, Y, Z)
Tính toán chuyển đổi từ tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B, L, H tđ ) thành tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X, Y, Z) theo công thức sau
N là bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất
N = a: (1 – e 2 sin 2 B) 1/2 (3.4) e là tâm sai bậc hai của elipxoit WGS-84 e 2 = (a 2 - b 2 ): a 2 (3.5) a là bán trục lớn elipxoit WGS-84 (a = 6 378 137,000 m.) b là bán kính nhỏ của elipxoit WGS-84 (b = 6 356 752, 314 m.)
Từ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(X, Y, Z) tính toán chuyển đổi thành tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000(X’, Y’, Z’
thành tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000(X’, Y’, Z’)
Tính toán chuyển đổi từ tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X, Y, Z) thành tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000 (X’, Y’, Z’) theo công thức sau:
Trong đó: k là tỷ lệ biến dạng chiều dài của hệ quốc tế WGS 84 s0 với hệ quốc gia VN-2000
(a0, b0, c0) là góc quay Ơ-le của trục tọa độ hệ quốc tế WGS-84 so với hệ quốc gia VN-
(∆X0, ∆Y0, ∆Z0 ) là tọa độ gốc của hệ quốc tế WGS-84 trong hệ quốc gia VN-2000.
Từ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000(X’, Y’, Z’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000(B’, L’, H’)
Tính toán chuyển đổi từ tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000 (X’, Y’, Z’) thành tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’, H’) theo công thức sau:
Trong đó: e là tâm sai bậc hai của elipxoit WGS84 e 2 = (a 2 - b 2 ) : a 2 (3.12) a là bán trục lớn của elipxoit WGS-84=6 378 137,000 m b là bán trục bé của elipxoit WGS-84=6 356 752, 314 m
N’ là bán kính cung thẳng đứng thứ nhất của elipxoit WGS 84 tại điểm có vĩ độ B’ a N’ = - (3.13)
(1 - e 2 sin 2 B’) 1/2 Tính B’ theo công thức (18.1) là quá trình tính lặp gần đúng dần.
Từ tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000(B’, L’, H’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000(x’, y’)
1/Tính toán chuyển đổi từ tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’, H’) (trong không gian) thành tọa độ vuông góc phẳng Gáu-Criughe- thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xGAUS, yGAUS) theo công thức: x GAUS = X * + [ N:(2.g 2 )] l 2 sinB’ cosB’ + ……… (3.14) y GAUS = (l: g) N.cos B’ + ……… (3.15)
Trong đó: xGAUS, yGAUS là độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe thuộc hệ qui chiếu VN-2000
X * là cung kinh tuyến tính từ xích đạo tới điểm có vĩ độ trắc địa bằng B l là hiệu số giữa kinh tuyến đang xet L với kinh tuyến trục L0 (l = L - L0)
N là bán kính cung thẳng đứng thứ nhất của elipxoit WGS-84 g = 206 265 “(giây)
Tùy thuộc vào độ chính xác của tọa độ cần phải tính và chiều dài cạnh trong lưới mà trong công thức (14) và (15) lấy số hạng nhiều hay ít…
2/ Từ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xGAUS, yGAUS) tính ra tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (x UTM , yUTM) theo công thức: x UTM =k 0 X GAUS (3.16) y UTM =k 0 (y GAUS - 500 000) + 500 000 (3.17)
Trong đó: k0= 0,9996 cho múi 6 độ, k0= 0,9999 cho múi 3 độ xUTM, yUTM là tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 xGAUS, yGAUS là tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe thuộc hệ qui chiếu VN-2000
3/Tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xUTM,yUTM) tính theo công thức (16) và (17) trên kia chính là tọa độ vuông góc phẳng quốc gia thuộc hệ qui chiếu VN- 2000(x’,y’) mà ta cần tìm x' = x UTM (3.18) y' = y UTM (3.19).
Từ tọa độ độc cực phẳng trắc địa (β, s) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000(x’, y’)
tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc gia VN-2000(x’, y’) x i ’ = x A ’ + s i cos(α AB + β I ) (3.20) y i ’ = y A ’ + s i sin(α AB + β I ) (3.21)
(xi’, yi’) - tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 của điểm chi tiết i.(cần tính?)
(xA’, yA’) - tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 của điểm khống chế mặt bằng A.(đã biết)
AB - góc định hướng của cạnh khống chế mặt bằng AB (đã biết)
i - góc cực của điểm chi tiết i.(đo được)
Si - bán kính cực của điểm chi tiết i (đo được).
Tính toán chuyển đổi giữa tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000(x’, y’) với tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc )
tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc )
1.Từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN (x’, y’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc )
Do tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) và tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc, y đc) thuộc hai hệ tọa độ khác nhau, nên cần phải tính toán chuyển đổi giữa chúng Quá trình tính toán được thực hiện theo hai bước tuần tự.
1/ Bước 1: từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) được tính chuyển đổi thành tọa độ trắc địa quốc gia VN-200 (B’, L’) theo công thức sau:
1/Trong tất cả các tính toán ở bước 1 này đều coi rằng: x=x’, y=y’ và B=B’, L=L’
3/Bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất tại B1:
4/Bán kính cung kinh tuyến tại B1:
9/ (S0 chiều dài cung kinh tuyến ứng với B0 Với hệ VN2000 có S0 = 0) (3.30)
11/ FN và FE là hằng số dịch trục x, y để tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m (3.32)
12/ k0 là tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục: k0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ (3.33)
2/ Bước 2: từ tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’) được tính chuyển đổi thành thánh tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc ) trong múi chiếu 3 độ địa phương từng tỉnh có kinh tuyến trục bất kỳ theo công thức sau:
1/Trong tất cả các tính toán ở bước 2 này đều coi rằng x=x đc , y=y đc và B=B’, L=L’
L là kinh độ điểm xét, đơn vị radian
L0 kinh độ kinh tuyến trục, đơn vị radian
7/ S là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới điểm xét, tính theo:
8/ S0 là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới vỹ tuyến gốc Hệ VN2000 có vỹ tuyến gốc trùng với xích đạo, nên S0=0
9/ FN và FE là hằng số dịch chuyển trục x, y sao cho tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m
10/ k0: tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục có K0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ
Hãy tính toán chuyển đổi tọa độ nhà nước x’ = 2325773.500 m; y’ = 811986.680 m sang tọa độ địa phương có kinh tuyến trục là 108 0 30’ 00” trong múi 3 độ là (x đc , y đc )? (hệ VN-2000)
Bước 1: áp dụng công thức (11.4) tính ra được B’ = 21 0 00’ 00”; L’ = 108 0 00’00”
Bước 2: áp dung công thức (11.16) tính ra được x đc = 2322925.843 m; y đc = 448019.504 m
Do sự khác biệt giữa hệ thống tọa độ sử dụng trong bản đồ địa hình (múi chiếu 6 độ, kinh tuyến trục 105 độ) và bản đồ địa chính (múi chiếu 3 độ, kinh tuyến trục 108°30'00"), tọa độ địa phương của cùng một điểm sẽ có giá trị khác nhau đáng kể Do đó, việc tính toán chuyển đổi tọa độ là rất cần thiết khi sử dụng điểm mốc khống chế từ bản đồ địa hình cho mục đích đo vẽ bản đồ địa chính chính xác.
Tính toán chuyển đổi tọa độ giữa (x’, y’) và (x đc , y đc ) là bài toán chuyển đổi tọa độ trên mặt elipxoit quy chiêu VN-2000 trong không gian Đây không phải là bài toán chuyển đổi tọa độ trong hình học phẳng cổ điển, do đó không thể áp dụng công thức Đề Các được, mà phải tính toán theo hai bước như đã trình bầy ở trên
2 Từ tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc ) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN (x’, y’)
Phải tính toán chuyển đổi từ tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh ra tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 vì chúng thuộc hai hệ tọa độ hoàn toàn khác nhau Việc tính toán này theo hai bước sau:
1/ Bước 1’: từ tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc , y đc ) trong múi chiếu 3 độ địa phương từng tỉnh có kinh tuyến trục bất kỳ thành tọa độ trắc địa quốc gia VN-
1/Trong tất cả các tính toán ở bước 1’ này đều coi rằng x=x đc , y=y đc và B=B’, L=L’
(3.45) 3/Bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất tại B1:
4/Bán kính cung kinh tuyến tại B1:
8/ μ1 =[S0+(x−FN) ⁄k0] ⁄ [a (1−e2⁄4−3e4⁄64−5e6⁄256− )] (3.51) 9/(S0 chiều dài cung kinh tuyến ứng với B0 Với hệ VN2000 có S0 = 0) (3.52)
11/ FN và FE là hằng số dịch trục x, y để tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m (3.54)
12/ k0 là tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục: k0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ (3.55)
2/ Bước 2’: từ tọa độ không gian trắc địa quốc gia (B’, L’) tính chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) theo công thức sau:
1/Trong tất cả các tính toán ở bước 2’ này đều coi rằng x=x ’ , y=y ’ và B=B’, L=L’
L là kinh độ điểm xét, đơn vị radian
L0 kinh độ kinh tuyến trục, đơn vị radian
7/ S là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới điểm xét, tính theo:
8/ S0 là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới vỹ tuyến gốc Hệ VN-2000 có vỹ tuyến gốc trùng với xích đạo, nên S0=0
9/ FN và FE là hằng số dịch chuyển trục x, y sao cho tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m
10/ k0: tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục có K0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ
Tính toán chuyển đổi tọa độ giữa (x’, y’) và (x đc , y đc ) là bài toán chuyển đổi tọa độ trên mặt elipxoit quy chiêu VN-2000 trong không gian Đây không phải là bài toán chuyển đổi tọa độ trong hình học phẳng cổ điển, do đó không thể áp dụng công thức Đề Các được, mà phải tính toán theo hai bước như đã trình bầy ở trên.
Tính toán chuyển đổi giữa tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) với tọa độ vuông góc phẳng công trường (x * , y * )
với tọa độ vuông góc phẳng công trường (x * , y * )
1.Từ tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’)
Phải thực hiện tính toán chuyển đổi từ tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*) thành tọa độ vuông góc quốc gia VN-2000(x’,y’), vi chúng thuộc hai hệ tọa độ hoàn toàn khác nhauu
Bài toán đo đạc xây dựng thứ nhất:
Cho biết hai điểm song trùng 1 và 2 vừa có tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 là 1(x1’, y1’) và 2(x2’, y2’) , lại vừa có tọa độ vuông góc phẳng công trường là 1(x1*, y1*) và 2(x2* , y2*) còn điểm 3 mới chỉ có tọa độ vuông góc phẳng công trường là 3(x3*, y3*) mà thôi Hãy tính tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 của điểm 3 này là 3(x3’ , y3’) bằng bao nhiêu ?
Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) có quan hệ với tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*) theo công thức Helmet như sau : x' = a + x*.v.cosθ – y*.v.sinθ (3.66) y’ = b + x*.v.sin θ + y*.v.cosθ (3.67)
(x’ y’) là tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000
(x*, y*) là tọa độ vuông góc phẳng công trường a, b là tọa độ vuông góc phẳng nhà nước của điểm gốc O* của hệ công trừơng v là hệ số biến dạng tỷ lệ lưới do chiếu lên mặt Elip WGS-84 và chiếu lên mặt phẳng của phép chiếu bản đồ UTM Θ là hiệu số giữa các góc định hướng tương ứng theo hệ quốc gia VN-2000 và theo hệ tọa độ công trường
1/Bước thứ nhất: tính các đại lượng v.sinθ, v.cosθ, a, b
Từ tọa độ đã biết của hai điểm song trùng 1(x1’, y1’) và 2(x2’, y2’) ; 1(x1*, y1*) và 2(x2*, y2*) sẽ lập được bốn phương trình có dạng (66), (67) Giai bốn phương trình ấy sẽ tìm được bốn ẩn số chính là các đại lượng ta đang cần tìm:
2/Bước thứ hai: áp dụng công thức (66) và (67) để tính (x3’,y3’) :
Thế bốn ẩn số vừa tìm được (68), (69), (70), (71) cùng với tọa độ công trường (x3* , y3*) vào công thức (66) và (67) ,sẽ tính được tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 của điểm 3 là : x 3 ’ = a + x 3 *.v.cosθ – y 3 *.v.sinθ (3.72) y 3 ’ = b + x 3 *.v.sin θ + y 3 *.v.cosθ (3.73)
3/Ghi chú: cần phải tính v.sinθ và v.cosθ với bẩy chữ số sau dấu phẩy để nhận dược tọa độ (x3’, y3’) chính xác đến xăng- ti- met
2 Từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*)
Phải tính toán chuyển đổi từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) thành tọa độ vuông góc phẳng công trường (x * , y*) vì chúng thuộc hai hệ tọa độ hoàn toàn khác nhau
Bài toán đo đạc xây dựng thứ hai:
Cho biết hai điểm song trùng 1 và 2 vừa có tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 là 1(x1’, y1’) và 2(x2’, y2’) , lại vừa có tọa độ vuông góc phẳng công trường là 1(x1*, y1*) và 2(x2* , y2*) còn điểm 4 mới chỉ có tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 là 4(x4’ , y4’) mà thôi Hãy tính tọa độ vuông góc phẳng công trường của điểm 4 này là 4(x4*, y4*) bằng bao nhiêu ?
Tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*) có quan hệ với tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’) theo công thức Hểlmet như sau: x* = (x’-a) v
(3.75) Ở đây các ký hiệu có trong công thức (7.74) và (7.75) hoàn toàn giống với các ký hiệu tồn tại trong công thức (7.66) và (7.67) ,cụ thể là:
(x’, y’) là tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000
(x*, y*) là tọa độ vuông góc phẳng công trường a, b là tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 của điểm gốc O* thuộc hệ tọa độ vuông góc phẳng công trừơng v là hệ số biến dạng tỷ lệ lưới do chiếu lên mặt qui chiếu VN-2000 và chiếu lên mặt phẳng của phép chiếu bản đồ UTM Θ là hiệu số giữa các góc định hướng tương ứng theo hệ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 và theo hệ tọa độ vông góc phẳng công trường
1/ Bước thứ nhất: tính các đại lượng v.sinθ, v.cosθ, a, b
Từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 1(x1’, y1’) và 2(x2’, y2’) và tọa độ vuông góc phẳng công trường 1(x1’, y1’) và 2(x2’, y2’) đã biết của hai điểm 1 và 2 song trùng;, tiến hành tính toán các đại lượng cần thiết :
Tính v.sinθ theo công thức (68)
Tính v.cosθ theo công thức (69)
2/ Bước thứ hai : tính các đại lượng v
Từ tọa độ đã biết của hai điểm song trùng là 1(x1’, y1’); 2(x2’, y2’) và 1(x1*, y1*); 2(x2*, y2*), tính đươc các đại lượng cần thiết theo các công thức sau:
3/Bước thứ ba : ap dụng công thức (7.74) và (7.75) để tính (x4*,y4*)
Thế các đại lượng vừa tìm được a, b , v sin và v
cùng với tọa độ quốc gia VN-
2000 của điểm 4(x4’ , y4’) vào công thức (74) ,(75),sẽ tính được tọa độ vuông góc phẳng công trường của điểm 4 là: x 4 * = (x 4 ’-a) v
4/Ghi chú : cần phải tính v.sinθ và v.cosθ , v sin và v
cos với bẩy chữ số sau dấu phẩy để nhận dược tọa độ (x4*,y4*) chính xác đến xăng- ti- met.
Tính toán chuyển đổi giữa tọa độ vuông góc phẳng (x’, y’), (x đc , y đc ), (x * , y * )
Tọa độ vuông góc phẳng tại hệ quy chiếu quốc gia VN-2000 (x’, y’), hệ quy chiếu công trình (x*, y*), hệ quy chiếu địa chính của từng tỉnh (xđc, yđc) được sử dụng phổ biến trong xây dựng Tuy nhiên, do thuộc ba hệ quy chiếu khác nhau nên cần phải tiến hành các phép toán chuyển đổi giữa các hệ này để đảm bảo tính thống nhất và chính xác trong các công trình xây dựng.
1/Từ (x’, y’) thành (x*, y*) theo công thức Helmet
2/Từ (x*, y*) thành (x’, y’) theo công thức Hel met
3/ Từ (x’, y’) thành (x đc , y đc ) theo hai bước:
Bước 2 từ (B’, L’) thành (x đc , y đc )
4/Từ (x đc , y đc ) thành (x’, y’) theo hai bước:
Bước 1’ từ (x đc , y đc ) thành (B’, L’):
5/Từ (x*, y*) thành (x đc , y đc ) theo ba bước:
Bước 3 từ (B’, L’) thành (x đc , y đc )
6/ Từ (x đc , y đc ) thành (x*, y*) theo ba bước:
Bước 1’ từ (x đc , y đc ) thành (B’, L’)
Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000
Tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*)
Tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh (x đc , y đc )
Tọa độ không gian trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’)
Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’)
Tóm lại,định vị toàn cầu GPS đạt được đầy đủ mục tiêu của ngành trắc địa và bản đồ là định vị các điểm trên mặt đất Đặt máy định vị toàn cầu GPS tại một điểm bất kỳ sẽ đo được tọa độ không gian trắc địa và địa tâm quốc tế WGS-84 là (B,L,H tđ ) và ( X,Y,Z).Thực hiện tính toán chuyển đổi tọa độ giữa các hệ thống sẽ tìm ra toa độ không gian địa tâm và trắc địa quốc gia VN-
Hệ tọa độ phẳng quốc gia VN-2000 gồm các tọa độ: (B’,L’,H’) và (X’,L’,Z’) Trong đó, tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 là (x’,y’), tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh là (xđc, yđc) và tọa độ vuông góc phẳng công trường là (x*, y*).
Nhận xét việc tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa
Tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh (x đc , y đc )
Tọa độ vuông góc phẳng công trường (x*, y*)
Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’, y’)
Tọa độ không gian trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’)
Các hệ tọa độ trắc địa có một số đặc điểm khác với các hệ tọa độ Đề các trong toán học Giữa các hệ tọa độ trắc địa với nhau cũng khác nhau Khi sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau sẽ làm xuất hiện các loại tọa độ trắc địa khác nhau thì nhất thiết phải tiến hành tính toán chuyển đổi chúng về cùng một hệ thống nhất theo hướng dẫn nói trên Tại vì tọa độ trắc địa có liên quan trực tiếp đến vị trí, hình dạng, kích thước của công trình Đó là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của công trình xây dựng
Các hệ tọa độ trắc địa tồn tại trong không gian ảo của các phép chiếu bản đồ Do đó việc tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa từ hệ này sang hệ khác phụ thuộc vào ba yếu tố là:
1/ Đoạn dịch chuyển của hệ tọa độ
2/ Góc quay của hệ tọa độ
3/ Tỉ số biến dạng trong không gian ảo.