Bài giảng Cơ sở định vị đối tượng không gian

1. GIỚI THIỆU  Thoâng tin ñòa lyù laø thoâng tin veà thuoäc tính vaø vò trí cuûa caùc ñoái töôïng treân beà maët traùi ñaát. Thông tin địa lý? 1. GIỚI THIỆU Đối tượng không gian là toàn bộ các thực thể phân bố trên bề mặt trái đất. ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN 1. GIỚI THIỆU Làm cách nào để nhận dữ liệu đo được trên trái đất lên bản đồ. Cách nào để mô hình hóa trái đất để mọi thứ trên trái đất đều được thể hiện trên bản đồ. 18-Oct-14  Để có thông tin về vị trí của các đối tượng trên bề mặt trái đất người ta tiến hành lập mô hình biểu diễn trái đất và xác lập một hệ tọa độ trên đó.  Vị trí của đối tượng không gian trên bề mặt trái đất hoàn toàn được xác định thông qua các giá trị tọa độ trong hệ tọa độ xác lập trên đó. 18-Oct-14 6 Phép chiếu bản đồ là sự chuyển đổi có hệ thống từ tọa độ hình cầu thành hệ tọa độ phẳng. CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.1. Moâ hình Geoid  Geoid laø moät maët toaùn hoïc xaáp xæ toát nhaát daïng hình hoïc thöïc cuûa traùi ñaát .  Geoid ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: - Geoid laø maët nöôùc bieån trung bình yeân tónh, traûi roäng xuyeân qua caùc luïc ñòa taïo thaønh moät maët cong kheùp kín, phaùp tuyeán taïi moãi ñieåm thuoäc beà maët geoid luoân luoân truøng vôùi phöông cuûa daây doïi ñi qua ñieåm ñoù. - Phöông daây doïi laø phöông cuûa trong löïc taùc duïng leân chaát ñeåm taïi vò trí caàn khaûo saùt. CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.1. Moâ hình Geoid  Geoid laø moät beà maët phöùc taïp vaø khoâng theå bieåu dieãn baèng caùc phöông trình toaùn hoïc.  Moät moâ hình Geoid laø moät ñònh nghóa toaùn hoïc moâ taû söï khaùc nhau ñoä cao WGS-84 vaø ñoä cao ñòa phöông so vôùi möïc nöôùc bieån trung bình (MSL: mean sea level).  Geoid laø moät beà maët ñaúng troïng löïc xaáp xæ möïc nöôùc bieån trung bình. Moâ hình Geoid hay moät taäp tin löôùi Geoid laø moät moâ taû ñoä phaân caùch giöõa hai beà maët Geoid vaø ellipsoid. 10/18/2014 9:35 PM 9 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.1. Moâ hình Geoid  Giaù trò doä phaân caùch giöõa Geoid vaø Ellipsoid (N) trong moâ hình Geoid. N H h Beà maët traùi ñaát Geoid Ellipsoid 18-Oct-14 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Trong heä toïa ñoä ñòa lyù, kích thöôùc vaø hình daïng beà maët cuûa beà maët traùi ñaát ñöôïc xaáp xæ bôûi moät maët caàu (sphere) hoaëc phoûng caàu (spheroid hoaëc Ellipsoid). CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Maët caàu phuø hôïp vôùi caùc baûn ñoà tyû leä nhoû hôn 1:5.000.000.  Caùc baûn ñoà tyû leä > 1:1000.000, ñeå ñaûm baûo ñoä chính xaùc maët caàu ñöôïc thay theá baèng maët Ellipsoid.  Maët ellipsoid laø moät moâ hình toaùn hoïc cuûa traùi ñaát, ñöôïc thaønh laäp khi quay moät ellipse xung quanh truïc nhoû cuûa noù.  Trong moâ hình xaáp xæ, truïc nhoû cuûa Ellipsoid truøng vôùi truïc cöïc cuûa traùi ñaát (truïc quay cuûa traùi ñaát) vaø truïc lôùn chính laø truïc xích ñaïo. 10/18/2014 9:35 PM 13 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Ellipsoid ñöôïc hình thaønh treân cô sôû moät Ellipse. Kích thöôùc moät Ellipse ñöôïc xaùc ñònh qua chieàu daøi hai baùn truïc cuûa noù. Truïc phuï Baùn truïc chính Baùn truïc phuï Truïc chính 10/18/2014 9:35 PM 14 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Ellipsoid cuõng ñöôïc xaùc ñònh thoâng qua ñoä daøi baùn truïc lôùn (a) vaø baùn truïc nhoû (b) hoaëc truïc lôùn a vaø ñoä deït f (hoaëc 1/f).  Ñoä deït bieåu dieãn söï khaùc nhau veà chieàu daøi giöõa hai baùn truï: f=(a-b)/a  Ñoä deït cuûa traùi ñaát vaøo khoaûng xaáp xæ 0.00335. 10/18/2014 9:35 PM 15 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Caùc baùn truïc cuûa Ellipsoid Truïc cöïc (Baùn truïc chính) Truïc xích ñaïo (Baùn truïc phuï) 10/18/2014 9:35 PM 16 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.2. Moâ hình Ellipsoid  Kích thöôùc moät Ellipsoid tieâu bieåu cho moâ hình bieåu dieãn traùi ñaát: a = 6378137.0 m vaø 1/f = 298.257223563  Ngoaøi ra, kích thöôùc Ellipsoid coøn ñöôïc xaùc ñònh qua ñoä daøi truïc chính a vaø ñoä leäch taâm sai e: 2 22 2 a ba e   10/18/2014 9:35 PM 17 CÔ SÔÛ ÑÒNH VÒ ÑOÁI TÖÔÏNG KHOÂNG GIAN 2. MO HÌNH HÌNH HOÏC BIEÅU DIEÃN TRAÙI ÑAÁT 2.3. Xaây döïng moâ hình Ellipsoid  Moái quan heä giöõa traùi ñaát vaø moâ hình bieåu dieãn Heä toïa ñoä quoác teá Heä toïa ñoä ñòa phöông ùBeà maët Traùi ñaát Beà maët ellipsoid ñòa phöông Beà maët ellipsoid quoác teá 18-Oct-14 18 2.3. Mối quan hệ giữa Trái Đất, quả địa cầu và Ellipsoid 18-Oct-14 19 18-Oct-14 20  Everest ellipsoid  Clarke ellipsoid  Krassovsky ellipsoid  World Geodetic Spheroid 1984 (WGS84)  Có 100 elippsoid cho trái đất. 18-Oct-14 21  Phép đo trên một Elippsoid được tạo bởi vĩ độ - latitude (= north/south) và kinh độ - longtitude (= east/west)  Để cho thuận tiện: 0 ứng với north/south là đường xích đạo. 0 ứng với east/west kinh tuyến Greenwich (GMT), English 18-Oct-14 22 18-Oct-14 23 2.4. Mốc tọa độ  Mốc tọa độ cần được định nghĩa để cho phép thực hiện các phép đo trên trái đất tương ứng với một vị trí trên ellipsoid.  Mốc tọa độ định nghĩa kích thước và hình dáng của trái đất với gốc và hướng của tọa độ hệ thống được sử dụng trên bản đồ.  Có 1000 mốc tọa độ cho trái đất – hầu hết mỗi nước có một hoặc nhiều mốc tọa độ riêng. 18-Oct-14 24 2.5. Hệ tọa độ Việt Nam  Pulkovo  Indian  Hanoi 72  WGS 84  VN 2000 18-Oct-14 25 4.1. Khát quát  Phép chiếu bản đồ là một quá trình chuyển đổi vị trí trên mặt cong của trái đất với các tọa độ địa lý (, ) sang tọa độ phẳng (x, y). 18-Oct-14 26 4.1. Khát quát  Có hơn 400 phép chiếu bản đồ được đưa ra và được phân lớp theo các thông số sau: - Mặt phẳng chiếu: mặt phẳng (perspective), hình nón (conical), hình trụ (cylindrical). - Hướng: bình thường (Normal), ngang (transverse ), nghiêng (oblique). - Đặc tính: đồng góc (conformality) (Equal angle), tương tương (equivalent), đồng khoảng cách (equidistance) 18-Oct-14 27 H×nh trô H×nh nãn Gãc ph-¬ng vÞ 18-Oct-14 28 18-Oct-14 29 o Mercator đã lập ra phép chiếu vào thế kỷ 16 PhÐp chiÕu nµy gi÷ nguyªn ®-îc gãc ®o. Bëi vËy nã ®-îc gäi lµ phÐp chiÕu h×nh. H×nh d¹ng lµ ®Æc tÝnh rÊt quan träng cña c¸c nhµ quan tr¾c. PhÐp chiÕu nµy ®-îc dïng lµm c¬ së cña hÖ täa täa ®é ph¼ng ®Þa lý vµ ®-îc gäi lµ hÖ thèng UTM (Universal Transverse Mercator) 18-Oct-14 30 o Hệ tọa độ chiếu ở Việt Nam  Hệ tọa độ HN-72 - Được sử dụng ở Việt Nam từ 1954 – 2000 - Xây dựng trên cơ sở lưới chiếu đồng góc trụ ngang Gauss, sử dụng Ellipsoid Krasovski 1940, a = 6378245,0m, f=1/298,3.Lưới chiều này chia bề mặt trái đất thành 60 múi 6 độ hoặc 120 múi 3 độ. Mỗi múi có gốc tọa độ riêng, kinh tuyến trung ương và đường xích đạo là trục tọa độ vuông gốc. - Áp dụng cho các bản đồ địa hình VN, trong đó múi chiếu 6 độ sử dụng cho các bản đồ địa hình tỷ lệ từ 1/25.000 đến 1/500.000, múi hiếu 3 độ cho các tỷ lệ từ 1/10.000 đến lớn hơn. 18-Oct-14 31 o Hệ tọa độ chiếu ở Việt Nam  Hệ tọa độ VN-2000 - Được sử dụng ở Việt Nam từ 8/2000 – nay - Xây dựng trên cơ sở lưới chiếu đồng góc trụ ngang UTM, sử dụng Ellipsoid WGS84 quốc tế 1940, a = 6378137,0m, f=1/298,257223563. Lưới chiều này chia bề mặt trái đất thành 60 múi 6 độ hoặc 120 múi 3 độ. - Áp dụng cho các bản đồ địa hình cơ bàn, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia, múi 6 độ áp dụng cho bản đồ có tỷ lệ từ 1/500.000 đến 1/25.000, múi 3 độ cho bản đồ có tỷ lệ từ 1/10.000 đến 1/2000. 18-Oct-14  Tỷ lệ bản đồ chỉ mức độ thu nhỏ của bản đồ so với thực tế. Cần phải có một tỷ lệ bản đồ thích hợp và thống nhất cho các đối tượng địa lý trong một CSDL GIS. Tùy theo quy mô, tính chất của bản đồ để chọn tỷ lệ thích hợp.  Tỷ lệ của một bản đồ phụ thuộc vào lượng thông tin và độ lớn của vùng sẽ được thể hiện trên bản đồ. Bản đồ có tỷ lệ lớn sẽ trình bày các đặc tính địa lý một cách chi tiết hơn nhưng chỉ thẻ hiện được vùng nhỏ hơn vì số thu nhỏ của bản đồ lớn hơn. (vd: bản đồ tỷ lệ 1:10000). Bản đồ có tỷ lệ nhỏ (1:250000) có thể trình bày được một vùng rộng lớn nhưng mức độ thể hiện chi tiết sẽ nhỏ hơn vì hệ số thu nhỏ sẽ lớn hơn. Có 3 cách thể hiện tỷ lệ  Thanh tỷ lệ  Mô tả tỷ lệ bằng lời  Miêu tả bằng phân số 18-Oct-14 Tû lÖ b¶n ®å Tû lÖ ¶nh hµng kh«ng