3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
1.2.3. Cơ sở toán học của lưới địa chính
1.2.3.1. Lựa chọn mặt chiếu
Việc thể hiện bề mặt trái đất 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 đất có kích thước và hình dạng phức tạp không thể hiện nó bằng một mặt toán học được nên ta phải có một bề mặt chuẩn nào đó để so sánh mà cơ sở đặt ra là phải có tính ổn định. Trái đất chia làm hai phần: lục địa và đại dương. Trong đó phần lục địa chiếm 1/3 diện tích trái đất, là nơi con người sinh sống; là phần có địa hình, địa vật và cấu tạo vật chất phức tạp cho nên không thể làm cơ sở để so sánh. Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt đại dương là mặt cơ sở để so sánh, vì bề mặt đại dương trơn láng, chiếm đại đa số diện tích Trái đất.
Tuy nhiên, mặt nước biển không ổn định mà có biến động rất nhiều. Nhằm khắc phục tính không ổn định của mực nước biển người ta xây dựng các trạm nghiệm triều để đo mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bình từng ngày so sánh người ta thấy giá trị sai lệch cao, sau đó lấy giá trị trung bình theo tháng nhưng vẫn chưa đạt 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 đến vài cm, thoả mãn được yêu cầu đặt ra.
Khác mặt Geoid, một bề mặt khác đơn giản thể hiện được dưới dạng phương trình toán học để thể hiện một cách gần đúng bề mặt trái đất dùng làm cơ sở so sánh mặt bằng đó 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 đối với phạm vi toàn thế giới. Ellipsoid toàn cầu có trục quay trùng với trục quay Trái đất, trọng tâm trùng với trọng tâm trái đất. Tuy nhiên đưa trọng tâm Ellipsoid trùng với trọng tâm của trái đất là không thể vì vậy đưa vào hai bề mặt xấp xỉ càng tốt.
Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc gia đều tìm một mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia đó gọi là Ellipsoid cục bộ. Kích thước Ellipsoid có nhiều giá trị khác nhau.
- Có hai phương án để chọn Ellipsoid cục bộ:
+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia, tuy độ phù hợp cao nhưng chi phí quá cao.
+ Sử dụng Ellipsoid có sẵn và định vị lại cho phù hợp với lãnh thổ của quốc gia mình, độ phù hợp ở mức độ tương đối nhưng chi phí thấp.
Để khai triển chính xác mặt Ellipsoid lên mặt phẳng thì cần một mặt trung gian để biểu diễn thành mặt phẳng. Yêu cầu về mặt trung gian này càng gần với mặt Ellipsoid càng tốt để giảm sai số biến dạng và mặt cong này được gọi là mặt chiếu. Có 3 mặt chiếu (hình trụ, hình phẳng, hình nón) và mỗi mặt chiếu sử dụng 3 phép chiếu (đứng, ngang, nghiêng). Không có phép chiếu nào tốt nhất, phép chiếu chỉ tốt với một khu vực cụ thể. Mặt chiếu được sử dụng hiện nay là mặt trụ, phép chiếu được sử dụng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc đối xứng.
1.2.3.2. Lưới chiếu bản đồ
- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và 210 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ 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 đồng góc với múi chiếu 30 có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:2.000.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:25.000.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện hệ thống bản đồ địa chính cơ sở và bản đồ địa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục được quy định cho từng tỉnh (tỉnh Thanh Hóa là 105000’00”).
Theo Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng 06 năm 2001 của Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 (sau đây gọi tắt là hệ VN-2000). Hệ VN- 2000 được áp dụng thống nhất để xây dựng hệ thống tọa độ các cấp hạng, hệ thống bản đồ địa chính, hệ thống bản đồ hành chính quốc gia và các loại bản đồ chuyên đề khác. Hệ VN-2000 có các tham số chính sau đây:
Ellipsoid quy chiếu quốc gia là Ellipsoid WGS-84 toàn cầu với kích thước: - Bán trục lớn: a= 6378137,0 m;
- Độ dẹt: f= 1:298,257223563;
- Tốc độ góc quay quanh trục: ω= 7292115,0x10-11rad/s; - Hằng số trọng trường Trái đất: GM= 3986005. 108 m3s-2.
Vị trí Ellipsoid quy chiếu Quốc gia: Ellipsoid WGS-84 toàn cầu được định vị lại cho phù hợp với lãnh thổ Việt Nam (có thể tịnh tiến, không xoay, không thu nhỏ) trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thủy chuẩn phân bố đều trên toàn lãnh thổ.
Điểm gốc tọa độ Quốc gia: điểm N00 đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội (nay là Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ - Bộ Tài nguyên và Môi trường).
Hệ thống tọa độ phẳng: hệ tọa độ phẳng UTM Quốc tế, được thiết lập trên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc.