Khái niệm tọa độ và định nghĩa của các hệ tọa độ là rất quan trọng trong công nghệ định vị và ngành khoa học đạo hàng. Vị trí của các điểm trong không gian được biểu diễn bằng tọa độ của chúng. Trong vũ trụ bao la, vị trí của một đối tượng chỉ có ý nghĩa về mặt toán học và không gian khi được gắn trên một hệ tọa độ nhất định. Vị trí của cùng một vật, nhưng được chiếu lên các hệ tọa độ khác nhau thì sẽ có giá trị khác nhau. Trong ngành khoa học đạo hàng, cơ sở dữ liệu thông tin chủ yếu là vị trí của các điểm và mối quan hệ không gian giữa chúng. Do vậy, việc biểu diễn vị trí của của các điểm lên cùng một hệ tọa độ là điều kiện cơ sở toán học đầu tiên không thể thiếu.
Từ năm 1980 Bộ quốc phòng Mỹ đã đưa ra ý tưởng xây dựng một hệ quy chiếu quốc tế thống nhất cho toàn trái đất. Đến năm 1984 hệ quy chiếu quốc tế khá hoàn thiện WGS-84 đã được thừa nhận trên cơ sở các nghiên cứu tổng hợp số liệu toàn cầu do liên đoàn quốc tế Trắc địa đề xuất, Gs.Ts.Moritz chủ trì, đây là hệ quy chiếu cho trái đất kiểu truyền thống bao gồm ellipoid quy chiếu, tọa độ quy chiếu, các hằng số của trái đất và mô hình trường trọng lực trái đất.
41
Ellipoid được chọn làm hệ toạ độ định vị toàn cầu là GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), mặt quy chiếu này được hệ định vị GPS sử dụng gọi là Hệ Trắc Địa Giới 1984 (WGS - 84). Hệ toạ độ này dùng ellipsoid địa tâm xác định bởi bán trục lớn a = 6378137.0 m và nghịch đảo độ dẹt 1/f = 298.257223563.
Hệ quy chiếu WGS-84 còn xác định mô hình độ cao Geoid. Mô hình độ cao Geoid EGM-96 được thiết lập trên cơ sỏ mô hình trường trọng lực trai đất, các điểm cần tính được nội suy theo các giá trị tại nút lưới theo phương pháp collccation có độ chính xác từ 1m đến 2m.
Hệ thống WGS-84 có các tham số sau:
- Kích thước Ellipsoid quy chiếu WGS-84: a=6378137m
- Độ lệch tâm thứ nhất: e2 = 0.00669437999013
- Hay độ dẹt: = 1/298.257223563
- Tốc độ quay trái đất: = 7292115.8553 10-11 rad/s
- Hằng số trọng lực trái đất: GM = 3986004.418 108 m3/s2
- Các điểm toạ độ quy chiếu: 12 điểm Air-Force và NIMA Tracking Station
Đẳng thức sau là biểu thức biến đổi đơn giản độ cao từ hệ tọa độ ellipsoid WGS84 về độ cao hệ tọa độ địa phương bằng cộng thêm độ chênh Geoid - Ellipsoid tại điểm đó:
(3.1)
Trong đó:
- H: là độ cao tính đến mặt elipsoid
- h: là độ cao thuỷ chuẩn, được sử dụng thực tế
42