Academia.eduAcademia.edu
ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TOẠ ĐỘ SỬ DỤNG TRONG KHAI THÁC MÔ HÌNH GEOID TOÀN CẦU ThS. Phan Doãn Thành Long Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ Tóm tắt: Các mô hình Geoid toàn cầu như OSU91A, EGM96, EGM2008 được xây dựng trong hệ toạ độ WGS84, song khi khai thác sử dụng các mô hình Geoid này cho công tác đo cao GPS, hay xử lý lưới GPS, thường sử dụng hệ toạ độ thực dụng VN-2000. Như vậy là toạ độ sử dụng để khai thác mô hình Geoid không phải là WGS84, sự khác biệt về toạ độ này có thể gây ra sự khác nhau về độ cao Geoid xác định từ mô hình. Bài báo này sẽ khảo sát sự khác nhau về độ cao Geoid khi sử dụng hệ VN2000 và hệ 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 Geoid toàn cầu. Đối với những vùng mà bề 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 EGM2008 trên lãnh thổ Việt Nam với khoảng cao đều 0,5m. 1 2. Phương pháp khảo sát Để khảo sát sự khác nhau của độ cao Geoid khi sử dụng hệ VN2000 thay cho hệ WGS84 khi khai thác mô hình Geoid toàn cầu, cần có một số điểm trên lãnh thổ, lãnh hải Việt Nam có toạ độ trong hệ VN2000 và cả trong hệ WGS84. Với giá trị toạ độ trong hệ VN2000 chúng ta xác định được các giá trị độ cao Geoid, ký hiệu là N iVN , với toạ độ của chính điểm đó trong hệ WGS84 chúng ta xác định được độ cao Geoid ký hiệu là N iWGS . Từ các giá trị độ cao Geoid trên chúng ta đánh giá sự khác biệt theo 2 phương pháp: a. Đánh giá trị tuyệt đối N i Theo phương pháp này chúng ta tính hiệu số độ cao Geoid: (1) N i = N iVN − N iWGS với i = 1, 2, 3 ... n Dựa vào N i chúng ta sẽ đánh giá được sự khác biệt về độ cao Geoid do sự khác biệt về hệ toạ độ đã sử dụng khi khai thác mô hình Geoid. b. Đánh giá hiệu độ cao Geoid N i , j giữa các cặp điểm Hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i, j xác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độ VN2000 sẽ là: VN N iVN − N iVN (2) ,j = N j Hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i,j xác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độ WGS84 sẽ là: (3) N iWGS = N WGS − N iWGS j ,j Từ các hiệu độ cao Geoid xác định theo công thức (2) và (3) sẽ tính được sai khác hiệu độ cao do các hệ toạ độ: WGS N i , j = N iVN (4) , j − N i , j Dựa vào N i , j chúng ta sẽ đánh giá được sự khác biệt về hiệu độ cao Geoid do sự khác biệt về hệ toạ độ khi khai thác mô hình Geoid. Để có số liệu đặc trưng cho toàn bộ lãnh thổ và lãnh hải, chúng ta chọn khoảng 30 điểm bao trùm toàn bộ diện tích đất liền và vùng biển của nước ta, các điểm này có toạ độ trong hệ WGS84, sau đó dùng phần mềm GeoTool tính chuyển toạ độ về hệ VN2000. Từ toạ độ các điểm trong hệ VN2000 và trong hệ WGS84 tiến hành xác định độ cao Geoid N và phân tích kết quả tính theo các công thức đã nêu trên. 3. Kết quả khảo sát Toạ độ các điểm khảo sát trong hệ WGS8, hệ VN2000 và độ cao Geoid xác định theo mô hình Geoid EGM2008 được trình bầy trong Bảng 1. 2 Bảng 1. Tính sai khác độ cao Geoid N i do sai khác về hệ toạ độ TT Tên Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Phú Quốc Côn Đảo Tây Ninh Cà Mau Kiên Giang Trà Vinh An Giang TP. Hồ Chí Minh Bình Thuận Lâm Đồng Khánh Hòa Đak Nông Gia Lai Bình Định TP. Đà Nẵng Kon Tum Thừa Thiên Huế Quảng Bình Hà Tĩnh Nghệ An Thanh Hóa Nam Định Lai Châu Điện Biên Tọa độ trong hệ VN2000 B L 0 0 10 16'29.185804"N 104 00'14.649559"E 8042'01.262740"N 106036'19.676926"E 11029'47.454431"N 106007'02.130749"E 8043'53.849435"N 104056'31.568574"E 9044'14.224986"N 105000'26.407957"E 9048'22.134483"N 106018'08.655306"E 10030'33.331861"N 105012'38.084042"E 10046'03.492802"N 106039'32.041936"E 10052'30.568531"N 107053'56.535957"E 11035'57.753108"N 108002'39.465523"E 12016'47.843308"N 109001'17.435013"E 12030'59.957433"N 107041'13.262402"E 13044'05.858140"N 107040'49.484909"E 14019'36.280711"N 108055'21.764809"E 16003'26.206607"N 108004'42.932270"E 14059'10.396187"N 107045'22.246444"E 16028'56.588011"N 107014'45.263915"E 17026'57.234704"N 106023'35.294719"E 18012'18.012762"N 105040'54.251502"E 19008'23.202130"N 105001'50.427768"E 20020'43.466347"N 104049'29.024812"E 20012'40.282863"N 106016'49.842160"E 22037'14.110206"N 102031'08.763482"E 21043'45.995825"N 103013'18.863738"E 3 Tọa độ trong hệ WGS84 B L 0 0 10 16'25.572574"N 104 00'21.089337"E 8041'57.595423"N 106036'26.067913"E 11029'43.802858"N 106007'08.582781"E 8043'50.210772"N 104056'37.973718"E 9044'10.588996"N 105000'32.831215"E 9048'18.473826"N 106018'15.069581"E 10030'29.695368"N 105012'44.521541"E 10045'59.827029"N 106039'38.472569"E 10052'26.876645"N 107054'02.955053"E 11035'54.058338"N 108002'45.899091"E 12016'44.125951"N 109001'23.871515"E 12030'56.272480"N 107041'19.722631"E 13044'02.177157"N 107040'55.977562"E 14019'32.567759"N 108055'28.257756"E 16003'22.525249"N 108004'49.490678"E 14059'06.718685"N 107045'28.774793"E 16028'52.935634"N 107014'51.846772"E 17026'53.618992"N 106023'41.920707"E 18012'14.430149"N 105041'00.912181"E 19008'19.655673"N 105001'57.130389"E 20020'39.946536"N 104049'35.779776"E 20012'36.704524"N 106016'56.579402"E 22037'10.730032"N 102031'15.635064"E 21043'42.566353"N 103013'25.689972"E N iVN N iWGS N i -12.84655 0.91498 -7.65566 -5.71642 -8.20243 -3.38826 -9.73523 -3.80083 1.13310 2.60444 3.45014 -1.89510 -5.34730 -2.89841 -10.72590 -6.91227 -14.21401 -19.21536 -23.24298 -25.89307 -27.28431 -25.68554 -34.31064 -32.61934 -12.83929 0.92958 -7.64541 -5.70722 -8.19393 -3.38165 -9.72356 -3.79246 1.13863 2.61577 3.45516 -1.88295 -5.33653 -2.89544 -10.72519 -6.89545 -14.20800 -19.21228 -23.23751 -25.89343 -27.27940 -25.67818 -34.30370 -32.61263 -0.00726 -0.01460 -0.01025 -0.00920 -0.00850 -0.00661 -0.01167 -0.00837 -0.00553 -0.01133 -0.00502 -0.01215 -0.01077 -0.00297 -0.00071 -0.01682 -0.00601 -0.00308 -0.00547 0.00036 -0.00491 -0.00736 -0.00694 -0.00671 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Lào Cai Yên Bái Hà Giang Cao Bằng Thái Nguyên Lạng Sơn Quảng Ninh Hà Nội Bạch Long Vỹ Hoàng Sa Trường Sa 22020'45.055635"N 21036'55.180593"N 23007'55.762843"N 22043'56.362720"N 21044'35.828640"N 21047'17.930562"N 21034'46.280448"N 21001'24.152214"N 20007'48.629498"N 16030'10.772661"N 11024'46.982439"N 104008'00.821386"E 104034'53.517426"E 105010'21.019862"E 106013'11.287061"E 105051'02.145214"E 106043'30.030132"E 107047'20.338318"E 105048'29.910603"E 107043'14.824424"E 111040'30.837109"E 114021'01.810117"E 4 22020'41.600378"N 21036'51.692614"N 23007'52.277855"N 22043'52.825020"N 21044'32.290383"N 21047'14.356749"N 21034'42.659918"N 21001'20.604312"N 20007'44.994650"N 16030'06.980184"N 11024'43.148339"N 104008'07.673478"E 104035'00.331723"E 105010'27.904843"E 106013'18.142727"E 105051'08.956010"E 106043'36.834534"E 107047'27.120351"E 105048'36.688289"E 107043'21.542151"E 111040'37.350660"E 114021'08.120571"E -31.73697 -29.50715 -29.89207 -28.24437 -28.86215 -26.15346 -23.36855 -28.29880 -22.33757 1.24162 26.86723 -31.73366 -29.50245 -29.88699 -28.24022 -28.85652 -26.14696 -23.36941 -28.29388 -22.33734 1.25447 26.87600 -0.00331 -0.00470 -0.00508 -0.00415 -0.00563 -0.00650 0.00086 -0.00492 -0.00023 -0.01285 -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 TB =  N i = 0.00685 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. 1 Bảng 2. Sai khác về hiệu độ cao Geoid TT Đầu Cuối 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nam Định Hà Nội Hà Nội Lào Cai Thái Nguyên Cao Bằng Hà Nội Hà Tĩnh TP. Đà Nẵng TP. Đà Nẵng Bình Định Khánh Hòa Gia Lai Khánh Hòa Đak Nông Bình Thuận TP. Hồ Chí Minh An Giang Kiên Giang Cà Mau Bạch Long Vỹ Lạng Sơn Điện Biên Lai Châu Hà Giang Quảng Ninh Nghệ An Thừa Thiên Huế Hoàng Sa Kon Tum Khánh Hòa Trường Sa Đak Nông Lâm Đồng Tây Ninh TP. Hồ Chí Minh Trà Vinh Cà Mau Phú Quốc Côn Đảo N iVN ,j 3.34797 2.14534 -4.32054 2.57367 -1.02992 4.87582 2.40573 9.02897 11.96752 3.81363 6.34855 23.41709 3.45220 -0.84570 -5.76056 -4.93393 0.41257 4.01881 -4.64412 6.63140 N iWGS ,j 3.34084 2.14692 -4.31875 2.57004 -1.03047 4.87081 2.40045 9.02951 11.97966 3.82974 6.35060 23.42084 3.45358 -0.83939 -5.76246 -4.93109 0.41081 4.01634 -4.64536 6.63680 N i , j 0.00713 -0.00158 -0.00179 0.00363 0.00055 0.00501 0.00528 -0.00054 -0.01214 -0.01611 -0.00205 -0.00375 -0.00138 -0.00631 0.00190 -0.00284 0.00176 0.00247 0.00124 -0.00540 Nhận xét: Sai khác lớn nhất về hiệu độ cao Geoid là : -0.01611 m Sai khác nhỏ nhất là : -0.00054 m 4. Kết luận và kiến nghị 4.1. Kết luận Qua kết quả khảo sát và so sánh độ cao Geoid khi sử dụng hệ tọa độ VN2000 và WGS84 với mô hình Geoid toàn cầu EGM2008, có thể rút ra các kết luận sau : 5 - Sự khác biệt về độ cao Geoid do sự khác biệt về hệ tọa độ đã sử dụng khi khai thác mô hình Geoid EGM2008 như sau : Sai khác lớn nhất là -0.01682 m, sai khác nhỏ nhất là -0.00023m, sai khác trung bình là  NTB = 0.00685 . Điểm có sai khác lớn nhất là Kon Tum. - Sự khác biệt về hiệu độ cao do sự khác biệt về hệ tọa độ khi khai thác mô hình Geoid EGM2008 như sau : Sai khác lớn nhất là -0.01611 m, sai khác nhỏ nhất là : 0.00054 m. Tuyến Đà Nẵng - Kon Tum với chiều dài tuyến khoảng 160 km có sai khác lớn nhất. 4.2. Kiến nghị Trên cơ sở kết quả khảo sát trên chúng tôi kiến nghị sử dụng hệ tọa độ WGS84 khi khai thác mô hình Geoid cho công tác đo cao GPS để đạt độ chính xác cao hơn. Tài liệu tham khảo [1 ]. Đặng Nam Chinh. So sánh mô hình Geoid EGM-96 v à OSU91A.Tuyển tập các công trình khoa học Trường Đại học Mỏ- Địa chất. Tập chuyên đề kỷ niệm 35 năm đào tạo ngành Trắc địaĐịa chính-Bản đồ. Hà Nội. 5/2001. [2]. Quyết định Về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ toạ độ quốc tế WGS-84 và Hệ toạ độ quốc gia VN-2000. Bộ tài nguyên và Môi trường. tháng 2/2007. [3 ]. Mark Torrence. Realization of the EGM96 Reference Frame. Deggendorf SLR Workshop. [4]. Riccardo Barzaghi. International Geoid Service (IGeS). http://www.iges.polimi.it Summary EFFECTS OF THE COORDINATE SYSTEM THAT IS USED IN EXPLOITING GLOBAL GEOID MSc. Phan Doan Thanh Long Institute of Science Geodesy and Cartography Abstract Some global geoid such as OSU91A, EGM96, EGM2008 are built in WGS84 coordinate system. Still, while taking advantage of these geoids are used for determined height in GPS, or adjusted GPS network, we often employ the practical VN-2000 coordinate system. Thus, the geoids are not used 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 VN-2000 coordinate system and WGS84 coordinate system to determine geoid height. 6