Hệ tọa độ trắc địa đóng vai trò quan trọng trong trắc địa, Hệ toạ độ là yêu cầu cần biết một cách chính xác khi sử dụng tư liệu trắc địa bản đồ.Việc nắm đầy đủ thông tin và đặc điểm của hệ toạ độ để sử dụng tư liệu trắc địa bản đồ là đòi hỏi bắt buộc đối với tất cả những người làm công tác kỹ thuật và khai thác tư liệu trắc địa bản đồ. Trong bài viết này, Tracdiaso xin được chia sẻ tới bạn đọc những thông tin cơ bản về khái niệm hệ tọa độ trong trắc địa và các phép chiếu mặt phẳng quy ước.

Hệ tọa độ trong trắc địa là gì?

Hệ toạ độ là yêu cầu cần biết một cách chính xác khi sử dụng tư liệu trắc địa bản đồ.Việc nắm đầy đủ thông tin và đặc điểm của hệ toạ độ để sử dụng tư liệu trắc địa bản đồ là đòi hỏi bắt buộc đối với tất cả những người làm công tác kỹ thuật và khai thác tư liệu trắc địa bản đồ.

Một cách chung nhất, chúng ta hiểu rằng hệ tọa độ là phương tiện để biểu diễn vị trí các điểm trên mặt đất, ngoài không gian theo những quy định, quy ước nhất định. Các hệ tọa độ lại được xây dựng trong một hệ quy chiếu nhất định. Vì vậy, cùng là tọa độ của một điểm nhưng ở các hệ quy chiếu khác nhau sẽ có giá trị khác nhau. Xác định hệ quy chiếu chính là xác định hình dạng, kích thước, các thông số vật lý của trái đất và định vị mô hình trái đất đó sao cho phù hợp với lãnh thổ (hoặc khu vực) nào đó. 

Phép chiếu mặt phẳng và hệ tọa độ vuông góc quy ước

Khi vực đo vẽ nhỏ có diện tích nhỏ hơn 100 km2, sai số biến dạng phép chiếu bản đồ nhỏ nên có thể coi khu vực đó là mặt phẳng và các tia chiếu từ tâm trái đất là song song với nhau.

Nếu khu vực ấy nằm ở những nơi hẻo lánh, xa lưới khống chế nhà nước thì có thể giả định một hệ tọa độ vuông góc với trục OX là hướng bắc từ xác định bằng la bàn, trục OY vuông góc với trục OX và hướng về phía đông; gốc tọa độ là giao của hai trục và chọn ở phía tây nam của khu đó.

Phép chiếu UTM và hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000

Phép chiếu UTM

Phép chiếu bản đồ UTM (Universal Transverse Mercator) là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc và được thực hiện như sau:

• Chia trái đất thành 60 múi bởi các đường kinh tuyến cách nhau 6o, đánh số thứ tự các múi từ 1 đến 60 bắt đầu từ kinh tuyến gốc, ngược chiều kim đồng và khép về kinh tuyến gốc.
• Dựng hình trụ ngang cắt mặt cầu trái đất theo hai đường cong đối xứng với nhau qua kinh tuyến giữa múi và có tỷ lệ chiếu k = 1 (không bị biến dạng chiều dài). Kinh tuyến trục nằm ngoài mặt trụ có tỷ lệ chiếu k = 0.9996.

• Dùng tâm trái đất làm tâm chiếu, lần lượt chiếu từng múi lên mặt trụ theo nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm. Sau khi chiếu, khai triển mặt trụ thành mặt phẳng.

Phép chiếu UTM có ưu điểm là độ biến dạng được phân bố đều và có trị số nhỏ; mặt khác hiện nay để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ chung trong khu vực và thế giới Việt Nam đã sử dụng lưới chiếu này trong hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 thay cho phép chiếu Gauss-Kruger trong hệ tọa độ cũ HN-72.

Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM 

Trong phép chiếu UTM, các múi chiếu đều có kinh tuyến trục suy biến thành đường thẳng đứng được chọn làm trục OX; xích đạo suy biến thành đường nằm ngang chọn làm trục OY, đường thẳng OX vuông góc với OY tạo thành hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM trên các múi chiếu.

Để trị số hoành độ Y không âm, người ta quy ước rời trục OX qua phía tây 500km và quy định ghi hoành độ Y có kèm số thứ tự múi chiếu ở phía trước (X = 2524376,437; Y = 18.704865,453). Trên bản đồ địa hình, để tiện cho sử dụng người ta đã kẻ những đường

thẳng song song với trục OX và OY tạo thành lưới ô vuông tọa độ. Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM này được sử dụng trong hệ tọa độ VN-2000.

Hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000

Hệ tọa độ VN-2000 được Thủ tướng Chính phủ quyết định là hệ là hệ tọa độ Trắc địa Bản đồ Quốc gia Việt Nam và có hiệu lực từ ngày 12/8/2000. Hệ tọa độ này có các đặc điểm:

• Sử dụng Elipxoid WGS-84 (World Geodesic System 1984) làm Elip thực dụng, Elip này có bán trục lớn a = 6378137, độ det α = 1:298,2.
• Sử dụng phép chiếu và hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM.
• Gốc tọa độ trong khuôn viên Viện Công nghệ Địa chính, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.