Chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ qua các hệ quy chiếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT PHạM CHÂU GIANG Chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu LUậN V¡N TH¹C Sü Kü THUËT Hà Nội – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT PHạM CHÂU GIANG Chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu CHUYấN NGNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA Mà SỐ : 60.52.85 LUËN V¡N TH¹C Sü Kü THT Ng−êi h−íng dÉn khoa häc TS §µo Quang HiÕu Hà Nội – 2011 Lêi cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nội dung luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Châu Giang Mục Lơc Lêi cam ®oan Môc Lôc Danh mơc h×nh Mở ĐầU TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ị tµi Mục đích luận văn Đối tợng phạm vi nghiên cứu NhiƯm vơ nghiªn cøu Nội dung đề tài Phơng pháp nghiên cứu ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn 8 Cấu trúc luận văn Chơng Bản đồ hệ quy chiếu 10 1.1 Bản đồ phơng pháp thành lập 10 1.1.1 Phơng pháp bàn đạc 10 1.1.2 Phơng pháp toàn đạc 10 1.1.3 Phơng pháp đo vẽ ¶nh sè 11 1.2 Bản đồ địa hình số 12 1.3 Các hệ tọa độ hệ quy chiếu dùng trắc địa 13 1.3.1 Đặt vấn ®Ò 13 1.3.2 Các hệ thống tọa độ thờng dùng trắc địa 13 1.3.2.1 Hệ thống tọa độ địa lý 13 1.3.2.2 Hệ tọa độ trắc địa 14 1.3.2.3 Hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm 15 1.3.2.4 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss Kruger hệ tọa độ vuông góc UTM (Sẽ đợc trình bày cụ thể phần III.3) 16 1.3.3 PhÐp chiÕu b¶n đồ hệ quy chiếu dùng thành lập đồ Việt Nam 16 1.3.3.1 PhÐp chiÕu Gauss – Kruger 16 1.3.3.2 PhÐp chiÕu U.T.M (Universal Transverse Mercator) 19 1.3.3.3 PhÐp chiÕu Mercator (PhÐp chiÕu h×nh trụ đứng đồng góc) 20 1.3.3.4 Các hệ tọa độ sử dụng để thành lập đồ Việt Nam 23 Chơng chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu 28 2.1 Khái quát tính đổi tính chun täa ®é 28 2.2 Các công thức chuyển đổi tọa độ 29 2.2.1 TÝnh chun gi÷a tọa độ không gian XYZ tọa độ trắc địa BLH 30 2.2.2 TÝnh chuyÓn tọa độ trắc địa (B,L) tọa độ vuông góc phẳng (X,Y) phép chiếu Gauss-Kruger phép chiÕu Mercator 32 2.2.2.1 Chun ®ỉi tõ täa độ trắc địa (B,L) sang tọa độ vuông góc phẳng (x,y) ngợc lại phép chiếu Gauss-Kruger 32 2.2.2.2 Chuyển đổi từ tọa độ trắc địa (B,L) sang tọa độ vuông góc phẳng (x,y) ngợc lại phép chiếu Mercator 34 2.2.3 Các thuật toán chuyển đổi 38 2.2.3.1 TÝnh chuyển tọa độ phẳng X,Y tọa độ trắc địa B,L 38 2.2.3.2 TÝnh chun täa ®é kh«ng gian 39 2.2.3.3 Tính chuyển tọa độ vuông góc phẳng (x,y) 42 2.3 Xây dựng sơ đồ khối chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiÕu 46 2.3.1 TÝnh chuyÓn tọa độ vuông góc phẳng (x,y) sang tọa độ trắc địa (B,L) ngợc lại 47 2.3.2 TÝnh chuyÓn tọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z) sang tọa độ trắc địa (B,L,H) ngợc lại 48 2.3.3 TÝnh chuyÓn tọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z) tọa độ vuông góc phẳng (x,y) dựa vào điểm song trùng 49 2.3.4 TÝnh chuyÓn liệu đồ từ hệ tọa độ HN-72 sang hệ tọa độ VN2000 ngợc lại 50 2.3.5 TÝnh chuyển sở liệu đồ qua múi chiÕu 51 2.4 ý nghÜa cđa viƯc tù động hóa công tác chuyển đổi sở liệu biên tập đồ địa hình 52 Chơng Xây dựng chơng trình chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu 53 3.1.Giíi thiƯu chung vỊ ngôn ngữ lập trình VISUAL BASIC 6.0 53 3.2 Làm việc với ngôn ngữ Visual Basic 6.0 55 3.2.1 Lµm quen víi Visual Basic: 55 3.2.2.Tính VB 6.0: 57 3.2.3 Một số định nghóa: 58 3.2.4 Các thao tác xây dựng chương trình VB: 58 3.2.5 Cách đặt tên đối tượng VisualBasic 61 3.2.6 Các cấu trúc lệnh: 64 3.2.7 Chương trình con: 67 3.3 Xây dựng chơng trinh chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 69 3.3.1 Thiết kế chơng trình 69 3.3.2 Giíi thiệu số modul chơng trình 71 Chơng tính toán thực nghiệm 75 4.1 Mơc ®Ých 75 4.2 Néi dung 75 4.2.1 B¶n đồ địa hình khu đo 75 4.2.2 Tỉ chøc sè liƯu 75 4.2.3 Chạy chơng trình 76 4.3 KÕt qu¶ thùc nghiÖm 76 4.3.1.Bản đồ địa hình khu I 76 4.3.2.Bản đồ địa hình khu 77 4.3.3.Bản đồ địa hình khu 79 KÕt luËn kiến nghị 81 KÕt luËn 81 KiÕn nghÞ 82 Phô lôc 83 Danh mục hình Hình 1.1 Hệ tọa độ địa lý 14 Hình 1.2 Hệ tọa độ trắc địa 14 Hình 1.3 Hệ tọa độ vuông góc không gian 16 H×nh 1.4 PhÐp chiÕu Gauss – Kruger……………………………………… 18 H×nh 1.5 Hệ tọa độ vuông góc phẳng phép chiếu U.T.M 19 Hình 1.6 Biểu thị đờng đẳng góc phơng vị 22 Hình 1.7 Đờng tà hành trái đất 23 Hình 2.1 Sơ đồ khối tính chuyển tọa độ vuông góc (x,y) tọa độ (B,L) 48 Hình 2.2 Sơ đồ khối tính chuyển tọa độ không gian (X,Y,Z) tọa độ trắc địa (B,L,H) 49 Hình 2.3 Tính chuyển tọa độ (X,Y,Z) tọa độ (x,y) dựa vào điểm song trùng 50 Hình 2.4 Tính chuyển tọa độ hệ HN-72 VN-2000 51 Hình 2.5 Tính chuyển tọa độ múi chiếu 52 Hình 3.1 Cửa sổ làm việc VB khởi động VB 6.0 55 Hình 3.2 Cửa sổ làm việc Project 56 Hình 3.3 Giao diện chơng tr×nh……………………………… 70 H×nh 3.4 Menu tƯp tin………………….…………………………………… 70 H×nh 3.5 Menu soạn thảo.. 70 Hình 3.6 Menu Tính chuyển tọa độ . 71 Hình 3.7 Menu Đồ họa 71 Hình 3.8 Modul chuyển đổi tọa độ phẳng...... 72 Hình 3.9 Modul tính chuyển tọa độ không gian X,Y,Z B,L,H 73 Hình 3.10 Modul tính chuyển tọa độ XYZ xy 73 Hình 3.11 Chuyển đổi tọa độ HN72 sang VN2000 74 Mở ĐầU Tính cấp thiết đề tài Xây dựng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia việc quan trọng quốc gia Trớc hết sở toán học mang tính chuẩn để thể xác thể loại đồ nhằm mô tả trung thực thông tin điều tra đất nớc Hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia đóng vai trò hạt nhân hệ thống quản lý hành l nh thổ, phục vụ giải tốt vấn đề phân định quản lý biên giới quốc gia, địa giới hành cÊp cịng nh− ranh giíi cđa tõng thưa ®Êt Trong ®êi sèng cđa mét x héi hiƯn ®¹i hƯ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia phải đáp ứng cho hoạt động ngành nhằm phát triển kinh tế nh nghiên cứu vật lý trái đất, quan trắc hoạt động vỏ trái đất, đảm bảo hàng hải, dẫn đờng hành không, bố trí xây dựng công trình, quan trắc độ biến dạng công trình, quản lý mạng lới hoạt động kinh tế theo l nh thổ, v.v Hệ thống có vai trò quan trọng hoạt động đảm bảo an ninh - quốc phòng Hơn hoạt động c dân cộng đồng cần tới hệ toạ độ thống nh đánh bắt cá, rừng, giao thông, v.v Việc xây dựng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia cần có tiếng nói chung ngành hệ thống đa mục tiêu Do đặc điểm phù hợp cục quốc gia sư dơng hƯ quy chiÕu qc gia ®ã thiÕt lập quy ớc sử dụng Nhng rõ ràng sử dụng hệ quy chiếu quốc gia để giải vấn đề quốc tế phục vụ cho nghiên cứu khoa học phạm vi toàn cầu Tại ViƯt Nam hiƯn ®ang sư dơng ba hƯ quy chiếu khác nhau: Hệ Nam Mỹ, Hệ Hà Néi -72, HƯ WGS-84 Qc tÕ Sau ban hµnh hệ quy chiếu Quốc gia VN-2000, nhiệm vụ đặt ngời làm công tác trắc địa vấn đề chuyển đổi tọa độ hệ quy chiếu, chuyển đổi đồ từ hệ HN-72 sang hệ VN-2000 ngợc lại Việc chuyển đổi đồ qua hệ quy chiếu vấn để có ý nghĩa giai đoạn nay, nhằm giảm thiểu công việc, tốn biên tập đồ Vì tính thực tiễn em lựa chọn đề tài: Chuyển đổi sở liệu đồ qua hệ quy chiếu cho luận văn tốt nghiệp Mục đích luận văn Trên sở nghiên cứu lý thuyết, tiến hành xây dựng thuật toán modul chơng trình với nội dung: Chuẩn hóa sở liệu đồ địa hình từ hệ quy chiếu Chuyển toàn tọa độ điểm đồ từ hệ HN-72 sang hệ VN2000 ngợc lại Đối tợng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu hệ quy chiếu sử dụng Việt Nam - Phơng pháp chuyển đổi liệu hệ quy chiếu - Xây dựng chơng trình ứng dụng công tác chuyển đổi liệu qua hệ quy chiếu - Chạy thử nghiệm chơng trình dùa vµo sè liƯu thùc tÕ cđa mét sè khu vực địa bàn Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đợc mục tiêu đề ra, luận văn cần tập trung vào nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu tổng quan hệ tọa độ thờng dùng trắc địa - Nghiên cứu phơng pháp chuyển đổi sở liệu hệ quy chiếu - Dựa sở lý thuyết, tiến hành xây dựng chơng trình chuyển đổi sở liệu ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 - Tiến hành thực nghiệm để đánh giá kết đạt đợc Nội dung đề tài - Nghiên cứu công thức chuyển đổi hệ quy chiếu - Xây dựng chơng trình chuyển đổi - Nghiên cứu thuật toán kèm Phơng pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phơng pháp nghiên cứu sau: Phơng pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp xử lý thông tin, tài liệu liên quan; Phơng pháp phân tích: Tổng hợp, xử lý logic tài liệu, giải vấn đề đặt ý nghĩa khoa học thực tiễn Bản đồ tài liệu đợc xây dựng sở hệ thống quy chiếu khác Tại Việt Nam sử dơng hƯ quy chiÕu kh¸c nhau: HƯ Nam ¸ cđa Mü, HƯ HN-72, HƯ WGS-84 Qc tÕ Do yªu cầu thực tiễn phải đa công cụ phơng pháp tính chuyển tọa độ từ hệ thống quy chiếu hệ VN-2000 Ngày công nghệ đồ số phát triển, đồng thời với điều kiện trình độ kỹ thuật, trang thiết bị đại, công nghệ thông tin phát triển việc chuyển đổi tọa độ hệ quy chiếu đợc thực cách đơn giản tự động hóa cao Kết đạt đợc độ xác cao, tiết kiệm đợc thời gian cho hiệu kinh tế cao Trong khuôn khổ luận văn xây dựng modul chơng trình để tự động công tác Cấu trúc luận văn Luận văn gồm phần mở đầu, chơng, phần kết luận đợc trình bày 140 trang 23 hình vẽ Luận văn đợc hoàn thành dới hớng dẫn TS Đào Quang Hiếu, Bộ môn Trắc địa Phổ thông Sai số, Khoa Trắc địa, Trờng ĐH Mỏ- Địa chÊt, Hµ Néi 126 AE(i, j) = AE(i, j) / B Next For K = To N If K i Then C = AA(K, i) For j = To N AA(K, j) = AA(K, j) - AA(i, j) * C AE(K, j) = AE(K, j) - AE(i, j) * C Next End If Next Else MsgBox " Kiem tra lai so lieu " & vbCrLf & _ " Ma tran so dao Q la " & vbCrLf & _ " Ma tran suy bien ", vbCritical, "Thong bao" End End If Next End Function Private Sub Lap_He_Phuong_Trinh_Chuan_12_an() Dim K%, i%, j% For i = To 13 For j = i To 13 K = j * (j - 1) / + i PTC(K) = PTC(K) + Hv(i) * Hv(j) Next j Next i End Sub Private Sub Giai_He_Phuong_Trinh_Chuan_12_an() Dim i%, j%, K%, m%, Jn%, Kn%, Ln%, L%, Im%, Hn% Dim I1%, l1%, N1%, Nn%, Mn%, D#, r#, R2#, R3# Hn = 13 For j = To Hn 127 m = j * (j - 1) / Jn = j - For i = To Jn L = i * (i - 1) / Kn = m + i Ln = L + i r = PTC(Kn) / PTC(Ln) For K = j To Hn N1 = K * (K - 1) / Nn = N1 + i Mn = N1 + j PTC(Mn) = PTC(Mn) - PTC(Nn) * r Next Next Next For i = (Hn - 1) To Step -1 j = (i - 1) * i / K = (Hn - 1) L = (K + 1) * K / Im = i + L D = -PTC(Im) I1 = (Hn - 1) * Hn / + (Hn - 1) 1: If (K - i)