2.3.2.1 Lựa chọn mặt chiếu [12]
Việc thể hiện bề mặt trái ñất lên mặt phẳng cần phải có một cơ sở toán học nhằm thể hiện chính xác và ít bị biến dạng khi khai triển.
-Mặt Geoid trái ñất có kích thước và hình dạng phức tạp không thể hiện nó bằng một mặt toán học ñược nên ta phải có một bề mặt chuẩn nào ñó ñể so sánh mà cơ sở ñặt ra là phải có tính ổn ñịnh.
-Trái ñất chia làm hai phần: lục ñịa và hải ñảo. Trong ñó phần lục ñịa chiếm 1/3 diện tích trái ñất, là nơi con người sinh sống; là phần có ñịa hình, ñịa vật và cấu tạo vật chất phức tạp cho nên không thể làm cơ sởñể so sánh.
-Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt ñại dương là mặt cơ sở ñể so sánh, vì bề mặt ñại dương trơn láng, chiếm ñại ña số diện tích Trái ñất. Tuy nhiên mặt nước biển không ổn ñịnh mà có biến ñộng rất nhiều. Nhằm khắc phục tính không ổn ñịnh của mực nước biển người ta xây dựng các trạm nghiệm triều ñể ño mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bình từng ngày so sánh người
ta thấy giá trị sai lệch cao, sau ñó lấy giá trị trung bình theo tháng nhưng vẫn chưa ñạt yêu cầu, người ta tiếp tục so sánh giá trị trung bình theo từng năm. Người ta nhận thấy nếu lấy theo chu kì 17,67 năm thì chỉ số sai lệch chỉ từ vài mm ñến vài cm, thoả mãn ñược yêu cầu ñặt ra.
Khác mặt Geoid, một bề mặt khác ñơn giản thể hiện ñược dưới dạng phương trình toán học ñể thể hiện một cách gần ñúng bề mặt trái ñất dùng làm cơ sở so sánh mặt bằng ñó là mặt Ellipsoid.
-Ellipsoid tròn xoay có phương trình toán học:
2 1 2 2 2 2 2 = + + b Z a Y a X
-Ellipsoid toàn cầu là một Ellipsoid toán học tròn xoay xấp xỉ tốt nhất ñối với phạm vi toàn thế giới. Ellipsoid toàn cầu có trục quay trùng với trục quay Trái ñất, trọng tâm trùng với trọng tâm trái ñất.
-Tuy nhiên ñưa trọng tâm Ellipsoid trùng với trọng tâm của trái ñất là không thể vì vậy ñưa vào hai bề mặt xấp xỉ càng tốt.
-Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc gia ñều tìm một mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia ñó gọi là Ellipsoid cục bộ. Kích thước Ellipsoid có nhiều giá trị khác nhau.
-Có hai phương án ñể chọn Ellipsoid cục bộ:
+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia => ñộ phù hợp cao nhưng chi phí quá cao.
+ Sử dụng Ellipsoid có sẵn và ñịnh vị lại cho phù hợp với lãnh thổ của quốc gia mình => ñộ phù hợp tương ñối, chi phí thấp.
-ðể khai triển chính xác mặt Ellipsoid lên mặt phẳng thì cần một mặt trung gian ñể biểu diễn thành mặt phẳng. Yêu cầu về mặt trung gian này càng
gần với mặt Ellipsoid càng tốt ñể giảm sai số biến dạng và mặt cong này ñược gọi là mặt chiếu. Có 3 mặt chiếu (hình trụ, hình phẳng, hình nón) và mỗi mặt chiếu sử dụng 3 phép chiếu (ñứng, ngang, nghiêng). Không có phép chiếu nào tốt nhất, phép chiếu chỉ tốt với một khu vực cụ thể.
2.3.2.2 Cơ sở toán học
Ở Việt Nam theo Thông tư 973/2001/TT-TCðC ngày 20/06/2001 của Tổng cục ðịa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa ñộ Quốc gia VN-2000 (sau ñây gọi tắt là hệ VN-2000). Hệ quy chiếu và hệ tọa ñộ Quốc gia VN-2000 ñược áp dụng thống nhất ñể xây dựng hệ thống tọa ñộ các cấp hạng, hệ thống bản ñồ ñịa chính, hệ thống bản ñồ hành chính quốc gia và các loại bản ñồ chuyên ñề khác.
Hệ VN-2000 có các tham số chính sau ñây:
Ellipsoid quy chiếu quốc gia là Ellipsoid WGS-84 toàn cầu với kích thước:
-Bán trục lớn: a= 6378137,0 m -ðộ dẹt: f= 1:298,257223563
-Tốc ñộ góc quay quanh trục: ω= 7292115,0x10-11rad/s -Hằng số trọng trường Trái ñất: GM= 3986005. 108 m3s-2
Vị trí Ellipsoid quy chiếu Quốc gia: Ellipsoid WGS-84 toàn cầu ñược ñịnh vị lại cho phù hợp với lãnh thổ Việt Nam (cụ thể tịnh tiến, không xoay, không thu nhỏ) trên cơ sở sử dụng ñiểm GPS cạnh dài có ñộ cao thủy chuẩn phân bốñều trên toàn lãnh thổ.
ðiểm gốc tọa ñộ Quốc gia: ñiểm N00 ñặt tại Viện nghiên cứu ðịa chính, ñường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.
Hệ thống tọa ñộ phẳng: hệ tọa ñộ phẳng UTM Quốc tế, ñược thiết lập trên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc.
• Lưới chiếu bản ñồ
- Sử dụng lưới chiếu hình nón ñồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và 210 ñể thể hiện các bản ñồ ñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ hành chính quốc gia ở tỷ lệ 1:1.000.000 và nhỏ hơn cho toàn lãnh thổ Việt Nam.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu 60 có hệ sốñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 ñể thể hiện các bản ñồñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 ñến 1:25.000.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu 30 có hệ sốñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 ñể thể hiện các bản ñồñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 ñến 1:2.000.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu phù hợp có hệ sốñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 ñể thể hiện hệ thống bản ñồñịa chính cơ sở và bản ñồñịa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục ñược quy ñịnh cho từng tỉnh.