trên Thế giới và ở Việt Nam
1.4.1 Trên Thế giới
Năm 1983 bằng công nghệ GPS người ta xấy dựng mạng lưới trắc ñịa ở Eifel (CHLB ðức). Tiếp theo ñó nhiều mạng lưới cũng ñược xây dựng ở Montgomery Country, Pennsylvani (Mỹ)… Ưu ñiểm chủ yếu và quan trọng nhất của công nghệ GPS là có thể xác ñịnh ñược các véc tơ cạnh giữa các ñiểm trắc ñịa với ñộ chính xác
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 37 cao mà không ñòi hỏi sự thông hướng giữa các ñiểm ñó. Ngay từ những năm 90 của thế kỷ XX, khi hiểu ñược lợi thế của GPS người ta ñã nói rằng, công nghệ GPS ñã ñưa các phương pháp xây dựng lưới trắc ñịa truyền thống thành “Những con khủng long thời tiền sử”. ðể hướng dẫn thành lập lưới GPS tiểu ban lưới trắc ñịa (FGCS) của hiệp hội trắc ñịa quốc tế ñã nghiên cứu và xuất bản “Tiêu chuẩn ñộ chính xác trắc ñịa hình học và hướng dẫn sử dụng kỹ thuật ñịnh vị GPS tương ñối” (Geometric Geodetic Accuracy Standards and Specification for using GPS Relative Positioning Techniques) và tài liệu “Các tiêu chuẩn và hướng dẫn ñối với lưới khống chế trắc ñịa” (Standards Standards and Specification for Geodetic Contron Networks). Cho ñến nay nhiều nước trên thế giới ñã coi GPS là phương pháp chủ yếu trong xây dựng các mạng lưới trắc ñịạ
Bằng kỹ thuật ño tương ñối tĩnh,người ta có thể xây dựng ñược các mạng lưới có cạnh dài ñến hàng nghìn km. Khung tọa ñộ quốc tế ITRF (International Celestial Reference Frame) thực chất là mạng lưới có cạnh dài như vậỵ Bằng công nghệ GPS các nước châu Âu ñã cùng nhau xây dựng khung tọa ñộ châu Âu gọi là EUREF (European Referance Frame). Từ khi GPS ñược sử dụng trong trắc ñịa, một số quy tắc và tiêu chuẩn phân cấp lưới tọa ñộ trước ñây ñã bị thay ñổị
Từ khi có công nghệ GPS,người ta ñã ñưa các khái niệm mới ñối với lưới trắc ñịa ñó là các mạng lưới tĩnh (Pasive control networks) và các mạng lưới ñộng(Active control networks)
Các mạng lưới tĩnh là các mạng có các mốc cố ñịnh trên mặt ñất ñược ño với ñộ chính xác cao và là cơ sở trắc ñịa trải rộng liên tục trên 1 muc ñích nhất ñịnh. Các số liệu của các ñiểm trong mạng lưới ñược gọi là không ñổi và không có sai số. Các mạng lưới này thường có ñộ chính xác ño chiều dài cạnh cỡ 1:250000 và ño ñộ cao cỡ một vài mm trên 1km. Có thể thấy rằng các mạng lưới này thuộc hệ thống lưới tọa ñộ và ñộ cao Nhà nước.
Các mạng lưới ñộng là các mạng lưới gồm một số ñiểm cố ñịnh có vai trò là các trạm theo dõi (Moniter Stations) làm cơ sở ñể xác ñịnh tọa ñộ cho nhiều ñiểm khác. Các ñiểm cần xác ñịnh tọa ñộ cũng có thể là các ñiểm chuyển ñộng cần xác
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 38 ñịnh tọa ñộ tức thời . Với ý tưởng này từ nguyên tắc ño GPS vi phân (DGPS) người ta ñã xây dựng hệ ñịnh vị phân diện rộng WADGPS (Wide – Area diferentital GPS ). Hệ thống ACS của Canada (Canadian Active coltrol System ) là một ví dụ về loại lưới này . Mạng ACS ñược xây dựng bắt ñầu năm 1985 , bao gồm 20 trạm theo dõi bố trí ñều có
Trạm chủ ñặt tại Ottawạ Hiện nay một số nước ñã phát triển kỹ thuật ñịnh vị ñộng với các trạm tham chiếu vào VRS (Virtual Reference Station).
1.4.2 Ở Việt Nam
Năm 1990, cục ño ñạc và bản ñồ Nhà nước ñã quyết ñịnh ứng dụng công nghệ GPS ñể ñổi mới công nghệ xây dựng lưới tọa ñộ. Sau khi thử nghiệm thành công, công nghệ GPS ñược áp dụng ngay vào sản xuất ñể thi công lưới tọa ñộ cạnh ngắn Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên gồm 117 ñiểm. ðây là những ñịa bàn còn lại chưa có lưới tọa ñộ vì không ñủ ñiều kiện ñể thi công theo công nghệ ño ñạc truyền thống.
Năm 1991, công nghệ GPS khoảng cách dài ñược thử nghiệm thành công, từ năm 1991 – 1992 chúng ta ñã sử dụng công nghệ GPS ñể xây dựng một số mạng lưới hạng II ở những vùng khó khăn (Minh Hải, Tây Nguyên...). Sử dụng GPS ñể xây dựng lưới trắc ñịa biển gồm 36 ñiểm ño nối tất cả các ñảo, quần ñảo lớn với ñất liền trong ñó có 23 ñiểm trên quần ñảo Trường Sa, kết nối ñất liền với hải ñảo xa trong một hệ thống tọa ñộ chung.
Năm 1995, tổng cục ñịa chính ñã quyết ñịnh xây dựng lưới tọa ñộ cấp “0” bằng công nghệ GPS cạnh dài (bằng máy 2 tần) với chiều dài cạnh trung bình khoảng 120 km gồm 71 ñiểm trong ñó có 56 ñiểm trùng các ñiểm tọa ñộ hạng I, hạng II ñã ño; Trong số các ñiểm mới ño có một ñiểm gốc mới ở Hà Nộị Lưới tọa ñộ cấp “0” ñóng vai trò kiểm tra chất lượng các lưới tọa ñộ hạng I, hạng II ñã xây dựng, kết nối thống nhất và tăng cường ñộ chính xác cao, làm cơ sở ño lưới tọa ñộ với các lưới quốc tế.
Hệ quy chiếu và hệ tọa ñộ Quốc Gia là cơ sở toán học của công tác trắc ñịa mà bản ñồ mà mỗi quốc gia nhất thiết phải xác lập ñể thể hiện ñộ chính xác và thống nhất các dữ liệu ño ñạc và bản ñồ. Hệ quy chiếu va hệ tọa ñộ Quốc gia HN-72
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 39 ñến giai ñoạn này không còn ñáp ứng ñược yêu cầu kỹ thuật mà thực tế ñòi hỏị Do ñó việc lựa chọn một hệ quy chiếu Quốc Gia mới phù hợp và chính xác là nhiệm vụ bức xúc ñược Tổng cục ñịa chính ñặc biệt quan tâm. Công nghệ GPS ñã ñóng góp ñáng kể trong việc thực hiện nhiệm vụ trên.
Công trình tính toán xác ñịnh hệ quy chiếu hợp lý cho Việt Nam, bình sai hệ thống lưới tọa ñộ Nhà Nước ñể thống nhất hệ tọa ñộ Quốc Gia ñược bắt ñầu từ năm 1992. Năm 1998, Tổng cục ñịa chính ño ñạc bổ sung, tích hợp lưới tọa ñộ cấp “0” , ñịnh vị hệ quy chiếu bằng trị ño GPS –thủy chuẩn, xây dựng mô hình Geoid, kết nối với các lưới quốc tế , bình sai hỗn hợp lưới vệ tinh - mặt ñất ñể xác ñịnh Hệ quy chiếu và Hệ tọa ñộ Quốc Giạ
Từ năm 1995, ñể phục vụ cho công tác ño ñạc lập bản ñồ ñịa chính ở ñịa phương, Tổng cục ñịa chính bắt ñầu triển khai xây dựng lưới ñịa chính cơ sở (tương ñương lưới tọa ñộ Quốc Gia hạng III), việc tính toán bình sai tổng thể mạng lưới ñã hoàn thành vào năm 2004. Bộ Tài Nguyên và Môi trường ñã kết thúc công tác xây dựng mạng lưới ñịa chính cơ sở và chính thức công bố hoàn thành (gồm 13.836 ñiểm). Toàn bộ lưới tọa ñộ này ñược ño ñac bằng công nghệ GPS.
Hiện nay cục ño ñạc và Bản ðồ Việt Nam ñã ñược ñầu tư xây dựng 6 trạm GPS cố ñịnh: ðồ Sơn, Vũng Tàu, Lai Châu, Hà Giang, Cao Bằng, Quảng Nam cung cấp số liệu cải chỉnh phân sai cho ño tọa ñộ bằng công nghệ GPS trong ño vẽ bản ñồ, ñiều tra Tài nguyên, phân giới cắm mốc và phục vụ an ninh quốc phòng.
Ở nước ta công nghệ GPS ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi trong công tác xây dựng lưới ñịa chính và lưới khống chế ño vẽ ñể thành lập bản ñồ ñịa chính các tỷ lệ tại một số ñịa phương. Qua thực tế thấy rằng công nghệ này có chiều hướng phát triển tốt, khẳ năng ứng dụng cao, ñem lại hiệu quả về cả kỹ thuật và kinh tế. Các chỉ tiêu thành lập lưới ñịa chính bằng công nghệ GPS ñã ñược quy ñịnh tại Quyết ñịnh số 08/2008/Qð-BTNMT ngày 10 tháng 11 năm 2008 của Bộ Tài Nguyên Môi Trường.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 40
1.5 Bản ñồñịa chính
1.5.1 Khái niệm và phân loại bản ñồñịa chính
1.5.1.1. Khái niệm
Bản ñồ ñịa chính là bản ñồ chuyên ngành ñất ñai, trên bản ñồ thể hiện chính xác vị trí, ranh giới, diện tích và một số thông tin ñịa chính của từng thửa, từng vùng ñất. Bản ñồ ñịa chính còn thể hiện các yếu tố ñịa lý khác liên quan ñến ñất ñaị Bản ñồ ñịa chính ñược thành lập theo ñơn vị hành chính cơ sở xã, phường, thị trấn và thống nhất trong phạm vi cả nước. Bản ñồ ñịa chính ñược xây dựng trên cơ sở kỹ thuật và công nghệ ngày càng hiện ñại, nó ñảm bảo cung cấp thông tin không gian của ñất ñai, phục vụ công tác quản lý ñất ñaị
Bản ñồ ñịa chính là tài liệu cơ bản nhất của bộ hồ sơ ñịa chính, nó mang tính pháp lý cao phục vụ cho việc quản lý chặt chẽ ñất ñai trên từng thửa ñất, từng chủ sử dụng ñất. Bản ñồ ñịa chính khác với bản ñồ thông thường chuyên ngành ở chỗ bản ñồ ñịa chính có tỷ lệ lớn và phạm vi ño vẽ là rộng khắp mọi nơi trên toàn quốc. Bản ñồ ñịa chính thường xuyên ñược cập nhật các thay ñổi hợp pháp của ñất ñai, có thể cập nhật hàng ngày hoặc theo ñịnh kỳ.
1.5.1.2. Phân loại bản ñồñịa chính
Theo tỷ lệ bản ñồ ñịa chính ñược phân ra như sau: • Bản ñồ tỷ lệ lớn: gồm các bản ñồ tỷ lệ: 1:200, 1:500
• Bản ñồ tỷ lệ trung bình: gồm các bản ñồ có tỷ lệ: 1:1000, 1:2000, 1:5000 • Bản ñồ tỷ lệ nhỏ: gồm các bản ñồ tỷ lệ: 1:10000, 1:25000
1.5.2. Cơ sở toán học
ðể ñáp ứng yêu cầu quản lý ñất ñai, ñặc biệt là khi sử dụng hệ thống thông tin ñất ñaị Bản ñồ ñịa chính trên toàn lãnh thổ phải là một hệ thống thống nhất về cơ sở toán học và ñộ chính xác. Muốn vậy phải xây dựng hệ thống lưới tọa ñộ thống nhất và chọn hệ quy chiếu tối ưu, hợp lý ñể thể hiện trên bản ñồ. Trong khi lựa chọn hệ quy chiếu phải ñặc biệt ưu tiên giảm nhỏ ñến mức tối thiểu biến dạng phép chiếu ñến kết quả thể hiện yếu tố bản ñồ. Cần xem xét việc lựa chọn hệ quy chiếu theo các mục saụ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 41
1.5.2.1. Hệ thống phép chiếu
ðể biểu thị các yếu tố ñịa hình (dáng ñất), ñịa vật (sông, núi, nhà cửa…) lên mặt phẳng tờ bản ñồ sao cho chính xác, ít biến dạng nhất ta phải sử dụng phép chiếu hình thích hợp. Quy trình chiếu theo hai bước: Trước tiên chiếu các yếu tố từ bề mặt Trái ñất lên mặt Ellipsoid sau ñó chuyển từ mặt này sang mặt phẳng.
Phép chiếu UTM và hệ tọa ñộ vuông góc phẳng UTM
• Phép chiếu UTM
Phép chiếu bản ñồ UTM (Universal Transverse Mercator) cũng thực hiện với tâm chiếu là tâm quả ñất và với từng múi 60, nhưng khác với phép chiếu hình Gauss_ Kruger. ðể giảm ñộ biến dạng về chiều dài và diện tích, UTM sử dụng hình trụ ngang có bán kính nhỏ hơn bán kính trái ñất, nó cắt mặt cầu theo hai ñường cong ñối xứng và cách kinh tuyến giữa khoảng ± 180km. Kinh tuyến giữa nằm phía ngoài mặt trụ còn hai kinh tuyến biên nằm phía trong mặt trụ.
Như vậy, hai ñường cong cắt mặt trụ không bị biến dạng chiều dài (k=1), tỷ lệ chiếu k của kinh tuyến giữa múi nhỏ hơn 1 (k=0.9996) còn trên hai kinh tuyến biên tỷ lệ chiếu lớn hơn 1.
Phép chiếu hình UTM cũng là phép chiếu ñồng góc ñối xứng, ñộ biến dạng về chiều dài và diện tích lớn nhất ở vùng giao nhau giữa xích ñạo với kinh tuyến giữa và tại hai kinh tuyến biên. Các ñiểm nằm phía trong ñường cắt mặt trụ kinh tuyến chuẩn thì ñộ biến dạng mang dấu âm còn phía ngoài là dấu dương.
Hình 1.17. Phép chiếu UTM
Như vậy, so với phép chiếu hình Gauss_ Kruger, phép chiếu UTM có ưu ñiểm là ñộ biến dạng ñược phân bố ñều hơn và có trị số nhỏ hơn nhưng khi xử lý số liệu lại rất phức tạp (vì trong một múi chiếu ở các vùng khác nhau hoặc thậm chí khi xét trong một vùng ñộ biến dạng mang dấu âm dương khác nhau). Tuy nhiên nó
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 42 có ưu ñiểm là biến dạng nhỏ, mặt khác hiện nay ñể thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa ñộ chung trong khu vực và thế giới, trong hệ tọa ñộ mới VN – 2000 sử dụng phép chiếu UTM thay cho phép chiếu Gauss – Kruger trong hệ HN – 72.
• Hệ tọa ñộ vuông góc UTM (N, E)
Trong phép chiếu hình UTM, hình chiếu của hai kinh tuyến giữa và xích ñạo là hai ñường thẳng vuông góc với nhau và ñược chọn làm hệ trục tọa ñộ (Hình 1.18). Trong ñó M là ñiểm cần xác ñịnh tọa ñộ, Ó là giao ñiểm của hình chiếu kinh tuyến giữa ÓZ và xích ñạo ÓẸ ðiểm F là hình chiếu của ñiểm M trên kinh tuyến giữa, cung LM là hình chiếu của vĩ tuyến qua M, cung ZM là hình chiếu của kinh tuyến ñi qua M và γ là ñộ hội tụ kinh tuyến. Tọa ñộ UTM của ñiểm M ñược xác ñịnh bởi tung ñộ NM (North) và hoành ñộ EM (East). Ở ñây cũng giống như quy ñịnh trong phép chiếu hình Gauss_ Kruger, trị số EM ñược tính từ trục ON cách kinh tuyến giữa 500km về phía Tây, nghĩa là EM = É + 500km.
Hình 1.18. Hệ tọa ñộ vuông góc UTM
Trước năm 1975, quân ñội Mỹ sử dụng hệ tọa ñộ UTM với số liệu Ellipsoid của Everest ñể thành lập bản ñồ ñịa hình của khu vực miền Nam nước ta, do ñó khi sử dụng các bản ñồ này ñể thống nhất cần tính chuyển tọa ñộ UTM (E, N) sang hệ tọa ñộ Gauss – Kruger (X,Y).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 43
1.5.2.2. Hệ thống tỷ lệ
Theo quy phạm ban hành ngày 10 tháng 11 năm 2008, bản ñồ ñịa chính ñược thành lập ở các tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000. Các tỷ lệ cơ bản ño vẽ bản ñồ ñịa chính ñược quy ñịnh như sau:
- Khu vực ñất sản xuất nông nghiệp, ñất nuôi trồng thuỷ sản, ñất làm muối, ñất nông nghiệp khác: tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:2000 và 1:5000. ðối với khu vực ñất sản xuất nông nghiệp mà phần lớn các thửa ñất nhỏ, hẹp hoặc khu vực ñất nông nghiệp xen kẽ trong khu vực ñất ñô thị, trong khu vực ñất ở chọn tỷ lệ ño vẽ bản ñồ là 1:1000 hoặc 1:500 và phải ñược quy ñịnh rõ trong thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình.
- Khu vực ñất phi nông nghiệp mà chủ yếu là ñất ở và ñất chuyên dùng: + Các thành phố lớn, các khu vực có các thửa ñất nhỏ hẹp, xây dựng chưa theo quy hoạch, khu vực giá trị kinh tế sử dụng ñất cao tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:200 hoặc 1:500.
+ Các thành phố, thị xã, thị trấn lớn, các khu dân cư có ý nghĩa kinh tế, văn hoá quan trọng tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:500 hoặc 1:1000.
+ Các khu dân cư nông thôn tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:1000 hoặc 1:2000.
- Khu vực ñất lâm nghiệp, ñất trồng cây công nghiệp tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:5000 hoặc 1:10000.
- Khu vực ñất chưa sử dụng: thường nằm xen kẽ giữa các loại ñất trên nên ñược ño vẽ và biểu thị trên bản ñồ ñịa chính ño vẽ cùng tỷ lệ. Khu vực ñất ñồi, núi, khu duyên hải có diện tích ñất chưa sử dụng lớn tỷ lệ ño vẽ cơ bản là 1:10000.
- Khu vực ñất chuyên dùng, ñất tôn giáo, tín ngưỡng, ñất nghĩa trang, nghĩa ñịa, ñất sông, suối, ñất có mặt nước chuyên dùng, ñất phi nông nghiệp: thường nằm xen kẽ giữa các loại ñất trên nên ñược ño vẽ và biểu thị trên bản ñồ ñịa chính ño vẽ cùng tỷ lệ cho toàn khu vực.
1.5.2.3. Chia mảnh và ñánh số hiệu mảnh bản ñồ
Theo quyết ñịnh của Bộ tài nguyên môi trường năm 2008 quy ñịnh việc chia mảnh và ñánh số hiệu mảnh bản ñồ như sau: