Ảnh hưởng của hệ toạ độ sử dụng trong khai thác mô hình Geoid toàn cầu

Nội dung text: Ảnh hưởng của hệ toạ độ sử dụng trong khai thác mô hình Geoid toàn cầu

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 44, 10-2013, tr.30-33 ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TOẠ ĐỘ SỬ DỤNG TRONG KHAI THÁC MÔ HÌNH GEOID TOÀN CẦU PHAN DOÃN THÀNH LONG, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ Tóm tắt: Hiện nay, công tác đo cao bằng GPS ở nước ta sử dụng một số mô hình geoid toàn cầu như OSU91A, EGM96 và mới nhất là EGM2008. Vấn đề đặt ra là kết quả tọa độ và độ cao GPS thường được xử lý trong hệ tọa độ thực dụng VN2000, trong khi đó các mô hình geoid toàn cầu đều được xây dựng trong hệ tọa độ quốc tế WGS84. Sự khác biệt giữa hai hệ tọa độ này có thể gây ra sai khác về độ cao GPS xác định từ cùng một mô hình geoid. Bài toán này sẽ khảo sát sự khác biệt về độ cao geoid và hiệu độ cao geoid khi khai thác mô hình geoid toàn cầu EGM2008 sử dụng hệ tọa độ VN2000 và WGS84. 1. Đặt vấn đề Các mô hình Geoid toàn cầu được xây dựng ở dạng lưới (Grid), giãn cách các mắt lưới đặc trưng cho mức độ chi tiết của mô hình Geoid. Mỗi mắt lưới của mô hình gồm vị trí được biểu thị bằng toạ độ trắc địa B, L trong hệ WGS84 và độ cao Geoid N. Khi khai thác mô hình cho mục đích đo cao GPS, dựa vào toạ độ điểm đo trong hệ WGS84, bằng thuật toán nội suy, sẽ xác định được độ cao Geoid N cho điểm đó dựa vào độ cao Geoid của các điểm mắt lưới. Trong thực tế, lưới GPS lại được tính toán bình sai trong hệ thực dụng VN2000, dựa vào toạ độ trong hệ này, sẽ xác định được độ cao Geoid cho các điểm lưới GPS, cách làm này thực chất là đã bỏ qua sự khác biệt độ của cao Geoid tính theo toạ độ VN2000 và tính theo toạ độ trong hệ WGS84. Như chúng ta đã biết, gốc toạ độ địa tâm của hệ VN2000 và hệ WGS84 khác nhau xấp xỉ 200m, cụ thể là: dx= -191,904m; dy= -39,303m; dz=-111,450m Sự khác biệt về toạ độ của hai hệ sẽ dẫn dến sự khác biệt về độ cao Geoid khi sử dụng mô Hình 1. Mô hình Geoid EGM2008 trên lãnh thổ hình Geoid toàn cầu. Đối với những vùng mà bề Việt Nam mặt Geoid khá dốc hay thay đổi nhiều so với Ellipxoid thì sự khác biệt về độ cao Geoid là đáng kể. Trên hình 1 là mô hình Geoid 2. Phương pháp khảo sát EGM2008 trên lãnh thổ Việt Nam với khoảng Để khảo sát sự khác nhau của độ cao Geoid cao đều 0,5m. khi sử dụng hệ VN2000 thay cho hệ WGS84 khi khai thác mô hình Geoid toàn cầu, cần có 30
2. một số điểm trên lãnh thổ, lãnh hải Việt Nam có Từ các hiệu độ cao Geoid xác định theo toạ độ trong hệ VN2000 và cả trong hệ WGS84. công thức (2) và (3) sẽ tính được sai khác hiệu Với giá trị toạ độ trong hệ VN2000 chúng ta độ cao do các hệ toạ độ: xác định được các giá trị độ cao Geoid, ký hiệu VN WGS  N i , j N i , j N i , j . (4) VN là N i , với toạ độ của chính điểm đó trong hệ Dựa vào  N i , j chúng ta sẽ đánh giá được WGS84 chúng ta xác định được độ cao Geoid WG S sự khác biệt về hiệu độ cao Geoid do sự khác ký hiệu là N i . Từ các giá trị độ cao Geoid biệt về hệ toạ độ khi khai thác mô hình Geoid. trên chúng ta đánh giá sự khác biệt theo 2 Để có số liệu đặc trưng cho toàn bộ lãnh phương pháp: thổ và lãnh hải, chúng ta chọn khoảng 35 điểm bao trùm toàn bộ diện tích đất liền và vùng biển a. Đánh giá trị tuyệt đối Ni của nước ta, các điểm này có toạ độ trong hệ Theo phương pháp này chúng ta tính hiệu WGS84, sau đó dùng phần mềm GeoTool tính số độ cao Geoid: chuyển toạ độ về hệ VN2000. Từ toạ độ các VN WGS N i N i N i với i = 1, 2, 3 n . (1) điểm trong hệ VN2000 và trong hệ WGS84 tiến Dựa vào N chúng ta sẽ đánh giá được sự hành xác định độ cao Geoid N tương ứng theo i cách sau. Sử dụng phần mềm Trimble Grid khác biệt về độ cao Geoid do sự khác biệt về hệ Factory và mô hình Geoid EGM2008, sau đó sử toạ độ đã sử dụng khi khai thác mô hình Geoid. dụng giá trị tọa độ WGS84 và VN2000 dưới b. Đánh giá hiệu độ cao Geoid N i , j giữa các dạng B, L xuất ra được các giá trị độ cao Geoid cặp điểm tương ứng là và . Sử dụng các giá Hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i, j trị thu được và phân tích kết quả tính theo các xác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độ công thức đã nêu trên. VN2000 sẽ là: 3. Kết quả khảo sát VN VN VN Toạ độ các điểm khảo sát trong hệ WGS84, N i , j N j N i . (2) hệ VN2000 và độ cao Geoid xác định theo mô Hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i,j hình Geoid EGM2008 được trình bầy trong xác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độ bảng 1. WGS84 sẽ là: WGS WGS WGS N i , j N j N i . (3) Bảng 1. Tính sai khác độ cao Geoid N i do sai khác về hệ toạ độ Tọa độ trong hệ VN2000 Tọa độ trong hệ WGS84 VN WGS TT Tên Điểm B L B L N i N i N i 1 Phú Quốc 10016'29.185804"N 104000'14.649559"E 10016'25.572574"N 104000'21.089337"E -12.84655 -12.83929 -0.00726 2 Côn Đảo 8042'01.262740"N 106036'19.676926"E 8041'57.595423"N 106036'26.067913"E 0.91498 0.92958 -0.01460 3 Tây Ninh 11029'47.454431"N 106007'02.130749"E 11029'43.802858"N 106007'08.582781"E -7.65566 -7.64541 -0.01025 4 Cà Mau 8043'53.849435"N 104056'31.568574"E 8043'50.210772"N 104056'37.973718"E -5.71642 -5.70722 -0.00920 5 Kiên Giang 9044'14.224986"N 105000'26.407957"E 9044'10.588996"N 105000'32.831215"E -8.20243 -8.19393 -0.00850 6 Trà Vinh 9048'22.134483"N 106018'08.655306"E 9048'18.473826"N 106018'15.069581"E -3.38826 -3.38165 -0.00661 7 An Giang 10030'33.331861"N 105012'38.084042"E 10030'29.695368"N 105012'44.521541"E -9.73523 -9.72356 -0.01167 8 TP. Hồ Chí Minh 10046'03.492802"N 106039'32.041936"E 10045'59.827029"N 106039'38.472569"E -3.80083 -3.79246 -0.00837 9 Bình Thuận 10052'30.568531"N 107053'56.535957"E 10052'26.876645"N 107054'02.955053"E 1.13310 1.13863 -0.00553 10 Lâm Đồng 11035'57.753108"N 108002'39.465523"E 11035'54.058338"N 108002'45.899091"E 2.60444 2.61577 -0.01133 11 Khánh Hòa 12016'47.843308"N 109001'17.435013"E 12016'44.125951"N 109001'23.871515"E 3.45014 3.45516 -0.00502 12 Đak Nông 12030'59.957433"N 107041'13.262402"E 12030'56.272480"N 107041'19.722631"E -1.89510 -1.88295 -0.01215 13 Gia Lai 13044'05.858140"N 107040'49.484909"E 13044'02.177157"N 107040'55.977562"E -5.34730 -5.33653 -0.01077 14 Bình Định 14019'36.280711"N 108055'21.764809"E 14019'32.567759"N 108055'28.257756"E -2.89841 -2.89544 -0.00297 15 TP. Đà Nẵng 16003'26.206607"N 108004'42.932270"E 16003'22.525249"N 108004'49.490678"E -10.72590 -10.72519 -0.00071 16 Kon Tum 14059'10.396187"N 107045'22.246444"E 14059'06.718685"N 107045'28.774793"E -6.91227 -6.89545 -0.01682 17 Thừa Thiên Huế 16028'56.588011"N 107014'45.263915"E 16028'52.935634"N 107014'51.846772"E -14.21401 -14.20800 -0.00601 31
3. 18 Quảng Bình 17026'57.234704"N 106023'35.294719"E 17026'53.618992"N 106023'41.920707"E -19.21536 -19.21228 -0.00308 19 Hà Tĩnh 18012'18.012762"N 105040'54.251502"E 18012'14.430149"N 105041'00.912181"E -23.24298 -23.23751 -0.00547 20 Nghệ An 19008'23.202130"N 105001'50.427768"E 19008'19.655673"N 105001'57.130389"E -25.89307 -25.89343 0.00036 21 Thanh Hóa 20020'43.466347"N 104049'29.024812"E 20020'39.946536"N 104049'35.779776"E -27.28431 -27.27940 -0.00491 22 Nam Định 20012'40.282863"N 106016'49.842160"E 20012'36.704524"N 106016'56.579402"E -25.68554 -25.67818 -0.00736 23 Lai Châu 22037'14.110206"N 102031'08.763482"E 22037'10.730032"N 102031'15.635064"E -34.31064 -34.30370 -0.00694 24 Điện Biên 21043'45.995825"N 103013'18.863738"E 21043'42.566353"N 103013'25.689972"E -32.61934 -32.61263 -0.00671 25 Lào Cai 22020'45.055635"N 104008'00.821386"E 22020'41.600378"N 104008'07.673478"E -31.73697 -31.73366 -0.00331 26 Yên Bái 21036'55.180593"N 104034'53.517426"E 21036'51.692614"N 104035'00.331723"E -29.50715 -29.50245 -0.00470 27 Hà Giang 23007'55.762843"N 105010'21.019862"E 23007'52.277855"N 105010'27.904843"E -29.89207 -29.88699 -0.00508 28 Cao Bằng 22043'56.362720"N 106013'11.287061"E 22043'52.825020"N 106013'18.142727"E -28.24437 -28.24022 -0.00415 29 Thái Nguyên 21044'35.828640"N 105051'02.145214"E 21044'32.290383"N 105051'08.956010"E -28.86215 -28.85652 -0.00563 30 Lạng Sơn 21047'17.930562"N 106043'30.030132"E 21047'14.356749"N 106043'36.834534"E -26.15346 -26.14696 -0.00650 31 Quảng Ninh 21034'46.280448"N 107047'20.338318"E 21034'42.659918"N 107047'27.120351"E -23.36855 -23.36941 0.00086 32 Hà Nội 21001'24.152214"N 105048'29.910603"E 21001'20.604312"N 105048'36.688289"E -28.29880 -28.29388 -0.00492 33 Bạch Long Vỹ 20007'48.629498"N 107043'14.824424"E 20007'44.994650"N 107043'21.542151"E -22.33757 -22.33734 -0.00023 34 Hoàng Sa 16030'10.772661"N 111040'30.837109"E 16030'06.980184"N 111040'37.350660"E 1.24162 1.25447 -0.01285 35 Trường Sa 11024'46.982439"N 114021'01.810117"E 11024'43.148339"N 114021'08.120571"E 26.86723 26.87600 -0.00877 Nhận xét: Sai khác lớn nhất về độ cao Geoid là : -0.01682 m Sai khác nhỏ nhất là : -0.00023 m Sai khác trung bình tính theo công thức: n  N i N 1 0.00685 TB n Theo các công thức (2), (3), (4) chúng ta xác định được sự sai khác về hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm. Bảng 2. Sai khác về hiệu độ cao Geoid VN WGS TT Đầu Cuối N i , j N i , j  N i , j 1 Nam Định Bạch Long Vỹ 3.34797 3.34084 0.00713 2 Hà Nội Lạng Sơn 2.14534 2.14692 -0.00158 3 Hà Nội Điện Biên -4.32054 -4.31875 -0.00179 4 Lào Cai Lai Châu 2.57367 2.57004 0.00363 5 Thái Nguyên Hà Giang -1.02992 -1.03047 0.00055 6 Cao Bằng Quảng Ninh 4.87582 4.87081 0.00501 7 Hà Nội Nghệ An 2.40573 2.40045 0.00528 8 Hà Tĩnh Thừa Thiên Huế 9.02897 9.02951 -0.00054 9 TP. Đà Nẵng Hoàng Sa 11.96752 11.97966 -0.01214 10 TP. Đà Nẵng Kon Tum 3.81363 3.82974 -0.01611 11 Bình Định Khánh Hòa 6.34855 6.35060 -0.00205 12 Khánh Hòa Trường Sa 23.41709 23.42084 -0.00375 13 Gia Lai Đak Nông 3.45220 3.45358 -0.00138 14 Khánh Hòa Lâm Đồng -0.84570 -0.83939 -0.00631 15 Đak Nông Tây Ninh -5.76056 -5.76246 0.00190 16 Bình Thuận TP. Hồ Chí Minh -4.93393 -4.93109 -0.00284 17 TP. Hồ Chí Minh Trà Vinh 0.41257 0.41081 0.00176 18 An Giang Cà Mau 4.01881 4.01634 0.00247 19 Kiên Giang Phú Quốc -4.64412 -4.64536 0.00124 20 Cà Mau Côn Đảo 6.63140 6.63680 -0.00540 32
4. Nhận xét: 4.2. Kiến nghị Sai khác lớn nhất về hiệu độ cao Geoid là: Trên cơ sở kết quả khảo sát trên chúng tôi -0.01611 m kiến nghị sử dụng hệ tọa độ WGS84 khi khai Sai khác nhỏ nhất là : -0.00054 m thác mô hình Geoid cho công tác đo cao GPS 4. Kết luận và kiến nghị để đạt độ chính xác cao hơn. 4.1. Kết luận Qua kết quả khảo sát và so sánh độ cao Geoid khi sử dụng hệ tọa độ VN2000 và TÀI LIỆU THAM KHẢO WGS84 với mô hình Geoid toàn cầu EGM2008, có thể rút ra các kết luận sau : - Sự khác biệt về độ cao Geoid do sự khác [1]. Đặng Nam Chinh, 2011. So sánh mô hình biệt về hệ tọa độ đã sử dụng khi khai thác mô Geoid EGM-96 và OSU91A.Tuyển tập các hình Geoid EGM2008 như sau : Sai khác lớn công trình khoa học Trường Đại học Mỏ- Địa nhất là -0.01682 m, sai khác nhỏ nhất là ch ấ t . Tập chuyên đề kỷ niệm 35 năm đào tạo -0.00023m, sai khác trung bình là ngành Trắc địa- Địa chính-Bản đồ. Hà Nội.  NTB 0 . 0 0 6 8 5 . Điểm có sai khác lớn nhất là [2]. Quyết định Về sử dụng hệ thống tham số Kon Tum. tính chuyển giữa Hệ toạ độ quốc tế WGS-84 và - Sự khác biệt về hiệu độ cao do sự khác Hệ toạ độ quốc gia VN-2000. Bộ tài nguyên và biệt về hệ tọa độ khi khai thác mô hình Geoid Môi trường. tháng 2/2007. EGM2008 như sau : Sai khác lớn nhất là [ 3 ] . Mark Torrence. Realization of the EGM96 -0.01611 m, sai khác nhỏ nhất là : 0.00054 m. Reference Frame. Deggendorf SLR Workshop. Tuyến Đà Nẵng - Kon Tum với chiều dài tuyến [4]. Riccardo Barzaghi. International Geoid khoảng 160 km có sai khác lớn nhất. Service (IGeS). SUMMARY Effects of the coordinate system that is used in exploiting global geoid Phan Doan Thanh Long, Institute of Science Geodesy and Cartography In recent years, determining GPS height in Viet Nam uses some global geoid model such as OSU91A, EGM96 and the newest EGM2008. Problem is GPS coordinates and heights usually calculate with VN2000 local coordinate system while global geoid models are built in WGS84 coordinate system. The mismatch of a coordinate system may lead to the discrepancies of geoid height. The research article will present the discrepancies between VN2000 and WGS84 coordinate system to determine geoid height and differential geoid height. TỰ ĐỘNG TỔNG QUÁT HÓA BẢN ĐỒ (tiếp theo trang 29) Summary Cartography automatic generalization Hong Fan, Quynh An Tran State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, China Automating map generalization is a very complex field which is recognized as a global challenge by map makers. This article highlights the significance of automating map generalization and summarizes past development from traditional generalization to automative generalization. Additionally, the article describe a practical test for building a software to automate displacement of map objects in the process of map generalization. 33