Các hệ tọa độ trong trắc địa? Cách chuyển hệ tọa độ

Những người làm công tác kỹ thuật, công tác khai thác tư liệu trắc địa bản đồ cần nắm rõ những thông tin cơ bản về hệ tọa độ, các hệ tọa độ trong trắc địa. Vậy các hệ tọa độ trong trắc địa là gì? Bao gồm mấy loại? Hãy cùng Đo Vẽ Nhanh tìm hiểu trong bài viết này!

Có thể tải tài liệu hướng dẫn và tài liệu mẫu chuyển tọa độ VN2000 sang WGS84 và ngược lại ở cuối bài viết này

Khái niệm về hệ tọa độ

Hệ tọa độ nói chung là phương tiện để có thể biểu diễn được chính xác vị trí của các điểm trên bề mặt mặt đất và ngoài không gian, dựa trên những quy ước nhất đinh. Các hệ tọa độ trong trắc địa cũng được xây dựng trên những quy ước cụ thể đó, nhưng lại dựa trên một hệ quy chiếu nhất định.

Chính vì thế, một điểm sẽ có những giá trị tọa độ khác nhau ở trên những hệ quy chiếu khác nhau. Việc xác định hệ quy chiếu là xác định ra kích thước, hình dạng cũng như những thông số vật lý của trái đất, định vị mô hình trái đất cho phù hợp với khu vực nào đó.

Kiến thức về hệ tọa độ đã được giảng dạy kỹ càng trong chương trình học toán các cấp. Do đó, hầu hết chúng ta đều đã được làm quen với hệ tọa độ cùng những kiến thức cơ bản. Nhưng nếu muốn ứng dụng nó trong các chuyên ngành, bạn sẽ cần tới các khóa học chuyên môn cao hơn.

Trong phạm vi bài viết này, Đo Vẽ Nhanh sẽ giúp bạn tìm hiểu về các hệ tọa độ trong trắc địa. Đồng thời ứng dụng nó cũng như tìm cách chuyển hệ tọa độ trong những trường hợp cần thiết để phục vụ công việc một cách hiệu quả nhé. Cùng tìm hiểu thông tin trong bài viết này để có thêm những điều cần thiết, phục vụ việc chuyển tọa độ.

Các hệ tọa độ trong trắc địa

Các hệ tọa độ trong trắc địa bao gồm:

Hệ tọa độ độc lập

Hệ tọa độ độc lập còn được gọi với cái tên là hệ tọa độ quy ước, hệ tọa độ giả định. Nó được xây dựng bởi hai đường thẳng vuông góc với nhau. Trong hệ tọa độ độc lập, trục đứng (trục tung) ký hiệu là Y, trung ngang (trục hoành) ký hiệu là X. Gốc tọa độ O là giao điểm của hai trục này.

Hệ tọa độ độc lập có các tính chất sau:

• Hệ tọa độ độc lập có thể được định hướng trong mặt phẳng một cách tùy ý.
• Có thể chọn tùy ý gốc tọa độ của hệ tọa độ độc lập.

Hệ tọa độ quốc gia

Hệ tọa độ quốc gia được sử dụng chung trên phạm vi cả nước. Trước những năm 2000, trắc địa việt Nam sử dụng hệ tọa độ HN-72, ellipsoid WGS-84 và lưới chiếu Gauss Krugher. Sau năm 2000, hệ tọa độ VN-2000, lưới chiếu UTM được chính thức đưa vào sử dụng. Từ đó, phục vụ hiệu quả cho công tác của ngành trắc địa, các công việc liên quan.

1. Hệ tọa độ HN-72 và các tham số

Theo quyết định số 245/QĐ-TTg ngày 5/9/1972 của Thủ tướng chính phủ, hệ tọa độ HN-72 bao gồm 2 hệ tách rời nhau như sau:

Các tham số của hệ tọa độ HN-72:

1. Bán trục lớn: a=6378245m
2. Độ dẹt: b = 6356863m
3. Tốc độ góc quay quanh trục: 1:298,3

Hệ quy chiếu độ cao: Mặt nước biển trung bình Việt Nam (Quasigeoid Việt Nam) đi qua một điểm gốc độ cao có cao độ là 0.0 m tại Hòn Dấu (Hải Phòng).

Hệ quy chiếu tọa độ Hn-72: Hệ quy chiếu tọa độ bao gồm:

• Elipxoid quy chiếu là Ellipsoid Krasovski có bán trục lớn a= 6378.245, độ det f =1/298.3
• Điểm gốc định vị Ellipsoid quy chiếu được định trị theo giá trị quy ước truyền từ Trung Quốc, đặt tại Hà Nội.
• Phép chiếu sử dụng là phép chiếu lưới Gauss Kruger hình trụ ngang đồng góc.

2. Hệ tọa độ VN – 2000 và các tham số

Theo quyết định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12/7/2000 của Thủ tướng chính phủ, hệ tọa độ VN-2000 được ban hành:

Hệ tọa độ vn2000 gồm những thông số nào

1. Bán trục lớn: a = 6378137m
2. Độ dẹt: f=1:298,257223563
3. Tốc độ góc quay quanh trục: ω=7292115,0.10^-11
4. Hằng số trọng trường trái đất: GM=3986005.10^8

• Elipxoid quy chiếu là WGS 84 toàn cầu có bán trục lớn a=6.378.137,000m, độ det f=1/298.257223563
• Điểm gốc tọa độ là điểm N00, thuộc khuôn viên Viện Nghiên cứu Địa chính, nằm tại đường Hoàng Quốc Việt, thành phố Hà Nội.
• Phép chiếu sử dụng là phép chiếu lưới hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế.

Xem đầy đủ chi tiết quá trình thành lập hệ VN2000: quá trình thành lập VN2000. Với thông tin này, bạn sẽ hiểu hơn việc hệ VN2000 được thành lập như thế nào, nó có ý nghĩa như thế nào đối với ngành trắc địa nước ta trong những năm gần đây.

Kinh tuyến trung ương của hệ tọa độ VN2000 các tỉnh

63 tỉnh thành ở Việt Nam có một kinh tuyến trung ương nhất định. Nó được quy định tại thông tư 15/2013/TT-BTNMT ngày 21 tháng 6 năm 2013 của Bộ Tài Nguyên và Môi trường . 

Kinh tuyến trung ương từng tỉnh ứng với hệ số biến dạng K tại kinh tuyến là 1 và tại vùng 2 biên tương ứng là 0.999

Sau đây là danh sách kinh tuyến trung ương hệ VN2000 các tỉnh:

3. Ưu điểm của hệ tọa độ VN – 2000

Một số ưu điểm của hệ tọa độ VN – 2000 so với hệ tọa độ HN- 72 là:

• Hệ số biến dạng chiều dài của phép chiếu nhỏ hơn.
• Elipxoid quy chiếu WGS – 84 phù hợp với lãnh thổ Việt Nam hơn và được sử dụng cho cả hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu.

Cách chuyển đổi giữa các hệ tọa độ HN72 sang VN2000

Do còn nhiều tài liệu quan trọng sử dụng hệ quy chiếu cũ HN-72 nên việc chuyển đổi giữa các hệ tọa độ trong trắc địa như nào cho chính xác là rất cần thiết. Hiện tại, phần mềm Geotool – 1.2 đang làm tốt công tác chuyển đổi tọa độ từ hệ HN-72 sang hệ VN – 2000.

Do có sự khác nhau về kích thước, định vị Ellipsoid quy chiếu và phép quy chiếu, nên hai hệ tọa độ có sự khác nhau về số liệu. Hệ tọa độ HN- 72 có kinh tuyến trục 1080, hệ tọa độ VN -2000 có kinh tuyến trục 107045’. Vì vậy, nếu cùng là tọa độ Quốc gia thì giữa hai hệ tọa độ có sự chênh lệch về tọa độ X không đáng kể, trong khi chênh lệch tọa độ Y khoảng 27km.

Ngoài ra, trước kia trắc địa tại khu vực miền Nam cũng hay sử dụng tọa độ UTM trong các tài liệu bản đồ với tỷ lệ 1/50.0000.

Hệ UTM sử dụng múi chiếu 48 kinh tuyến 1050, hoặc múi chiếu 49 kinh tuyến 1110. Để chuyển đổi từ hệ UTM sang hệ VN-2000 múi chiếu 60 cần thực hiện theo quy trình:

Đối với múi chiếu 48 kinh tuyến 1050:

• X (VN – 2000) = X (UTM) + 432.19m
• Y (VN – 2000) = Y (UTM) – 618.67m

Đối với múi chiếu 49 kinh tuyến 1110

• X (VN – 2000) = X (UTM) = 432.19m
• Y (VN – 2000) = Y (UTM) – 618.67m

Tiếp đến sử dụng Geotool – 1.2 để thực hiện chuyển sang tọa độ VN–2000 với múi chiếu 107045’.

Cách chuyển và nhập như hình sau

Hướng dẫn chuyển tọa độ VN2000 sang WGS84

Xem đầy đủ thông tin hệ tọa độ WGS84.

Theo QĐ 05/2007 của BTNMT chuyển từ hệ tọa độ VN2000 sang WGS84.

7 Tham số dịch chuyển gốc tọa độ VN2000 sang WGS84

1. ∆X = -191.90441429 m
2. ∆Y = -39.30318279 m
3. ∆Z = -111.45032835 m

Góc xoay hệ tọa độ

1. ѠX = -0.00928836”
2. ѠY = 0.01975479”
3. ѠZ = -0.00427372”

Hệ số tỷ lệ chiều dài

1. k = 1.000000252906278

Chuyển tọa độ VN2000 sang WGS84 bằng Geotool

Nhớ là tọa độ ở đây là X Y và H nhé.

Cột 1        Cột 2  Cột 3  Cột 4  Cột 5

Tên điểm        Số hiệu              X (7 số)              Y(6 số)                 H

Ví dụ:

Chuyển tọa độ VN2000 sang WGS84 bằng ArcGIS

Cách làm như sau:

1. Vào ArcToolBox
2. Data Management Tools
3. Projections and Transformations
4. Create Custom Geographic Transformation
5. Geographic Transformations Name: đặt tên cho phép chuyển.
6. Input Geogphic Coordinate System:  Chọn hệ tọa độ địa lý WGS84 nhưng modify Name thành VN2000.
7. Output Geogphic Coordinate System: Chọn là hệ tọa độ địa lý WGS84.
8. Custom Geographic Transformation: Chọn phương pháp là MOLODENSKY_ BADEKAS
9. Nhập các thông số được cung cấp bởi BTNMT
10. Chú ý: 3 thông số cuối của phương pháp MOLODENSKY_ BADEKAS mình không phải nhập.

Lưu ý khi dùng chuyển đổi tọa độ bằng ArcGIS:

1. Để sử dụng phép chuyển đổi này thì phải chuyển dữ liệu về tọa độ địa lý.
2. Tên hệ tọa độ đầu vào và đầu ra lúc khai báo như thế nào trong phép chuyển đổi thì yêu cầu dữ liệu chuyển đổi phải giống như thế.
3. Tuy đây là công cụ chuyển đổi rất hay nhưng chưa có văn bản nào của BTNMT xác nhận.

Hướng dẫn chuyển tọa độ WGS84 sang VN2000

Chuyển tọa độ WGS84 sang VN2000 bằng Geotool

Công cụ sử dụng chuyển WGS84 sang VN2000 là Coordinate Trans của Geotool

Cấu trúc dữ liệu nhập vào:

Cột 1           Cột 2           Cột 3                Cột 4               Cột 5

Tên điểm     Số hiệu     vĩ độ  kinh độ  độ cao

Ví dụ:

Chú ý: Đếm ngược từ phải sang trái: 2 số trước số dấu thập phân là giây, 2 số tiếp là phút, số còn lại là độ.

Ngoài ra, trong hệ VN2000 có thể chuyển đổi qua lại giữa múi chiếu 3 độ và 6 độ. Cùng xem thêm

Dịch vụ quan trắc lún nghiêng công trình xây dựng

Đo đạc khảo sát địa hình điều chỉnh quy hoạch TPHCM

Ứng Dụng 3D Scanning Vào Bảo Tồn Di Tích Lịch Sử

Chuyển tọa độ WGS84 sang VN2000 bằng ArcGIS

Làm tương tự như trên nhưng thay đổi một số ở các bước sau:

1. Bước 6: Chọn hệ tọa độ địa lý WGS84
2. Bước 7: Chọn hệ tọa độ địa lý WGS84 nhưng mofify tên thành VN2000
3. Bước 9: Nhập 6 thông số theo BTNMT cung cấp nhưng đổi dấu.

Cách chuyển tọa độ từ múi chiếu 3 độ sang 6 độ và ngược lại

Chuyển múi chiếu 3 độ sang 6 độ

Dùng công cụ Change Zone của Geotool để chuyển

Cấu trúc dữ liệu như sau:

Cột 1     cột 2      cột 3         cột 4

Tên    số hiệu    giá trị X     giá trị Y

Ví dụ:

Chuyển múi chiếu 6 độ sang 3 độ

Dùng công cụ Change Zone của Geotool để chuyển

Cấu trúc dữ liệu như sau:

Cột 1     cột 2     cột 3       cột 4

Tên  số hiệu  giá trị X     giá trị Y

Ví dụ:

Trong ngành trắc địa, việc am hiểu và sử dụng đúng cách các hệ tọa độ rất quan trọng. Nó ảnh hưởng rất lớn đến tính chính xác của công việc.

Do đó, việc nắm được những thông tin cơ bản về các hệ tọa độ trong trắc địa đang sử dụng sẽ giúp cho công tác làm trắc địa thuận lợi và hiệu quả hơn. Đo Vẽ Nhanh hi vọng qua những thông tin mà bài viết này cung cấp, sẽ giúp ích phần nào cho việc tìm hiểu thông tin về các hệ tọa độ của các bạn.

Ngoài ra, bạn cũng có thể xem chi tiết về hệ tọa độ WGS84, đó là hệ tọa độ thế giới đang sử dụng.

TÀI LIỆU DOWNLOAD: CHUYỂN ĐỔI HỆ TỌA ĐỘ