Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ PH NG PHÁP CHUY N Đ I TỌA Đ B N ĐỒ T H QUY CHI U INDIAN 1960 SANG VN 2000 Trương Chí Quang1, Lê Trung Chơn2, Võ Quang Minh1 ABSTRACT Before 1975 the map data sources of South of Vietnam was made on INDIAN 1960 coordinate system. However, the VN 2000 coordinate system has become the official system since 2001, that lead to the need for transformation of reference system between these systems. This result presents and evaluates among two methods for converting the coordinates system from INDIAN 1960 to VN 2000 system. The first method bases on Molodensky formula to convert data from INDIAN 1960 to VN 2000 through WGS84. The second method uses MapInfo with a new declaring for VN 2000. Compare the results of two methods with the result of GEOTOOL (recommended by Ministry of Natural Resources and Environment) in converting from VN 2000 to WGS 84 to verify the reliability that showed the longitude deviation was 0,1m and 0,5m for two methods. The difference results converted of Molodensky formula with the results of GEOTOOL was 0.1m by xcoordinate and 1m by y-coordinate, while the differences when using MapInfo was 0.5 and 1m. The results coordinate converted from INDIAN 1960 to VN 2000 of both methods showed the x-coordinate deviation was 0.1 m and the y-coordinate deviation was 1m. Which shows the Molodensky method gives the higher accurate than MapInfo, but MapInfo software can convert many vector format maps. It is a good convenient for users. Keyword: Converting coordinate system, Indian 1960, VN 2000, Indian 1960 to VN 2000. Title: Methods for converting coordinate system from INDIAN 1960 to VN 2000. TÓM LƯỢC Nguồn bản đồ ở Miền Nam trước năm 1975 được xây dựng trên hệ INDIAN 1960. Từ năm 2001, việc quy định sử dụng hệ VN 2000 đặt ra nhu cầu chuyển đổi hệ quy chiếu qua lại giữa hai hệ này. Bài viết đề xuất và đánh giá hai phương pháp chuyển đổi toạ độ từ hệ INDIAN 1960 sang VN 2000. Thứ nhất, sử dụng công thức tính chuyển toạ độ Molodensky từ hệ INDIAN 1960 sang VN 2000 qua trung gian hệ WGS 84. Phương pháp thứ 2 khai báo bổ sung lưới chiếu VN 2000 trên MapInfo để chuyển đổi bằng phần mềm. Kiểm tra độ tin cậy của cả hai phương pháp bằng cách so sánh hai kết quả chuyển từ hệ VN 2000 sang WGS 84 với kết quả của phần mềm GEOTOOL do Bộ Tài Nguyên và Môi Trường cung cấp. Kết quả cho thấy dùng công thức Molodensky sai lệch về toạ độ phương x và y lần lượt là 0.1 và 1m so với phần mềm GEOTOOL, trong khi dùng MapInfo sai lệch là 0.5 và 1m. Kết quả chuyển đổi các điểm toạ độ từ INDIAN 1960 sang VN 2000 bằng hai phương pháp cho thấy độ lệch lẫn nhau về kinh độ khoảng 0.1m, độ lệch vĩ độ vào khoảng 1m. Qua đó cho thấy sử dụng công thức Molodensky cho kết quả chính xác cao hơn so với MapInfo, tuy nhiên MapInfo lại cho phép chuyển đổi được bản đồ vector và nhiều định dạng bản đồ khác nhau nên thuận tiện hơn cho người sử dụng. Từ khoá: Chuyển đổi hệ quy chiếu, Indian 1960, VN 2000, chuyển Indian 1960 sang VN 2000. 1 2 Khoa Môi Trường & Tài Nguyên Thiên Nhiên, ĐH Cần Th Bộ môn Địa Tin Học, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. 288 Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ 1 ĐẶT V N Đ Từ năm 2001 Thủ Tướng chính phủ đã ký thông tư áp dụng hệ quy chiếu quốc gia VN 2000 trong xây dựng bản đồ ở Việt Nam (Tổng cục địa chính, 2003). Tuy nhiên nguồn dữ liệu bản đồ ở miền Nam Việt Nam trước đơy đa phần được xây dựng trên hệ quy chiếu INDIAN 1960. Để sử dụng được nguồn dữ liệu cũ đặt ra nhu cầu chuyển đổi nguồn dữ liệu số giữa 2 hệ nƠy. Hiện nay Bộ Tài Nguyên và Môi Trường chưa có công cụ chính thức để chuyển đổi định dạng dữ liệu số giữa hai hệ trên. Bên cạnh đó các phần mềm GIS lại chưa hỗ trợ hệ quy chiếu VN 2000. Từ thực tế trên bài viết trình bày và so sánh các phư ng pháp nhằm đề xuất phư ng án tốt cho vấn đề chuyển đổi nguồn dữ liệu số giữa hai hệ quy chiếu này. 2 PH NG TI N, PH NG PHÁP 2.1 Ph ng ti n - Mảnh bản đồ địa hình 1:10000 thuộc hệ INDIAN 1960 khu vực Cần Th . - Phần mềm GEOTOOL, phần mềm EXCEL, phần mềm MAPINFO 2.2 Ph ng pháp Bước 1: Kiếm chứng độ tin cậy của công thức Molodensky vƠ công cụ MapInfo: Sử dụng 3 phư ng pháp để chuyển toạ độ các điểm khảo sát từ VN2000 sang WGS84 để so sánh kết quả nhằm đảm bảo sự tin cậy của từng phư ng pháp: - Phư ng pháp thứ nhất là dùng phần mềm Geotool: Đơy lƠ phần mềm do Bộ Tài Nguyên Môi Trường cung cấp để chuyển đổi điểm toạ độ giữa WGS 84 vƠ VN 2000. Theo Tổng Cục Địa Chính (2001) Công thức tính chuyển toạ độ X, Y, Z trong hệ WGS-84 quốc tế sang X', Y', Z' trong hệ VN-2000 theo công thức: X   X 0  k.(X   0 .Y   0 .Z)  Y   Y0  k.( 0 .X  Y   0 .Z) Z  Z  k.( .X   .Y  Z) 0 0 0  trong đó: k lƠ tỷ lệ biến dạng chiều dƠi của Hệ WGS-84 quốc tế so với Hệ VN-2000, (0, 0, 0) lƠ góc quay VN-2000, -le của trục toạ độ Hệ WGS-84 quốc tế so với Hệ (X0, Y0, Z0) lƠ toạ độ tơm của Hệ WGS-84 quốc tế trong Hệ VN-2000. - Tính chuyển bằng công thức Molodensky rút gọn trên Excel. Công thức quan hệ được xác định như sau: B2 = B1 + B L2 = L1 + L H2 = H1 + H 289 Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ Công thức Molodensky tính các số gia : B, L, H Trong đó: B1, B2: Kinh độ trắc địa hệ A vƠ hệ B  M H  1 2  B  b  a  Ne sin B cos B  M  N  sin B cos B      a  b a   a   N  H cos BL  0 0         a b   2 A B    N sin B    H   N a    A   A B  sin B cos L  sin B sin L cos B  X  cos L 0   Y     sin L  cos B cos L cos B sin L sin B  A  Z  A B L1,L2: Vĩ độ địa lý hệ A vƠ hệ B H1, H2: Cao độ địa lý hệ A vƠ hệ B M: Bán kính cong kinh tuyến N: Bán kính cong vĩ tuyến - Phư ng pháp thứ ba lƠ dùng phần mềm MapInfo khai báo thêm lưới chiếu VN 2000 sử dụng tham số chuyển đổi do Bộ tƠi nguyên môi trường công bố. Bước 2: Sử dụng công thức Molodensky để chuyển từ hệ INDIAN 1960 sang VN 2000. Do ta không có dữ liệu về toạ độ các điểm trùng độ chính xác cao giữa 2 hệ này cho nên ta không xơy dựng được bộ tham số chuyển thẳng giữa 2 hệ, quá trình chuyển đổi sẽ thực hiện qua 2 bước: Chuyển từ INDIAN 60 về WGS84. Tham số chuyển đổi được công bố trong báo cáo thƠnh lập hệ toạ độ WGS 84. Sử dụng bộ 7 tham số chuyển tọa độ từ WGS84 sang VN-2000 (Bộ TƠi Nguyên vƠ Môi Trường, 2007) để chuyển tọa độ từ WGS84 sang VN-2000. Bước 3: Sử dụng phần mềm MapInfo để chuyển tọa độ từ INDIAN 1960 sang VN2000. Theo MapInfo (2003), khi chuyển toạ độ từ hệ quy chiếu nƠy sang hệ khác phần mềm MapInfo sử dụng công thức Molodensky để chuyển đổi trong trường hợp biết được 3 tham số chuyển đổi vƠ sử dụng công thức Bursa-Wolf khi biết được 7 tham số chuyển đổi. Nguyên tắc chuyển sẽ qua trung gian của hệ WGS 84. Bước 4: So sánh các kết quả, rút ra kết luận. 3 K T QU TH O LUẬN 3.1 Khai báo l ới chi u VN 2000 vƠ INDIAN 60 trên MapInfo Cú pháp khai báo: 9999, EllipsoidNumber, dX, dY, dZ, EX, EY, EZ, m, PrimeMeridian Một số datum chỉ có 3 tham số chuyển đổi ta sử dụng khai báo sau: 999, EllipsoidNumber, dX, dY, dZ 290 Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ Trong đó: - EllipsoidNumber: Số hiệu elipsoid di MapInfo quy định. Ví dụ: WGS: 28; Everest 1930: 11 - dX, dY, dZ: 3 Tham số tịnh tiến 3 trục toạ độ X, Y, Z - EX, EY, EZ : 3 tham số quay hệ trục toạ độ X, Y, Z - m: Hệ số hiệu chỉnh tỷ lệ ứng với mỗi elipsoid, đơn vị tính ppm - PrimeMeridian: Kinh tuyến gốc. Tính bằng đ n vị độ từ Greenwich. Nếu Chọn kinh tuyến gốc lƠ Greenwich thì hệ số nƠy bằng 0. Bổ sung khai báo trong file MapInfo.prj "--- VN 2000 DATUM ---" "VN 2000 / zone 48N (6 Do 7 Thamso)",8, 9999, 28, -191.90441429, 39.30318279,-111.45032835, -0.00928836, 0.01975479, -0.00427372, 1.000000252906278, 0, 7, 105, 0, 0.9996, 500000, 0 "VN 2000 / zone 48N (6 Do 3 thamso)",8, 999, 28, -191.90441429, 39.30318279,-111.45032835, 7, 105, 0, 0.9996, 500000, 0 "VN 2000 / zone 49N (6 Do)",8, 999, 28, -191.90441429, -39.30318279,111.45032835, 7, 111, 0, 0.9996, 500000, 0 "--- INDIAN DATUM ---" "INDIAN 1960 Zone 48 N ", 8, 999, 11, 198, 881, 317, 7, 105, 0, 0.9996, 500000, 0 3.2 Ki m tra đ l ch chuy n đ i giữa công th c Molodensky, MapInfo vƠ Geotools. Do nhóm thu thập được dữ liệu một số điểm có toạ độ nằm trong hệ VN 2000 nên thực hiện khảo sát sự lệch nhau giữa 2 phư ng pháp dự định tiến hƠnh vƠ kết quả chuyển đổi cả phần mềm GEOTOOL. Kết quả tính toán như sau: Bảng 1: Kết quả khảo sát bằng 3 phư ng pháp: Dữ li u VN2000 X 1118970.590 1122058.540 1118142.440 1125675.960 1127094.500 1129515.220 1126032.620 1124877.780 1123326.660 1115920.330 1112524.370 1109263.690 Y 568298.270 571737.630 567321.490 562150.010 566642.830 564232.690 560150.890 569124.640 567557.460 580998.700 579279.400 579476.150 WGS84 - MapInfo X 1118859.569 1121947.521 1118031.418 1125564.955 1126983.496 1129404.213 1125921.612 1124766.777 1123215.643 1115809.300 1112413.341 1109152.665 Y 568493.834 571933.200 567517.056 562345.567 566838.398 564428.253 560346.445 569320.207 567753.027 581194.281 579474.973 579671.727 WGS 84- Molodensky thủ công X Y 1118858.856 568493.817 1121946.809 571933.182 1118030.705 567517.035 1125564.236 562345.55 1126982.777 566838.376 1129403.5 564428.234 1125920.896 560346.427 1124766.053 569320.189 1123214.932 567753.007 1115808.59 581194.262 1112412.626 579474.959 1109151.942 579671.709 WGS 84 - GEOTOOL X 1118859.005 1121946.958 1118030.854 1125564.382 1126982.928 1129403.648 1125921.044 1124766.2 1123215.08 1115808.737 1112412.776 1109152.091 Y 568494.859 571934.223 567518.104 562346.624 566839.439 564429.296 560347.473 569321.234 567754.072 581195.341 579476.022 579672.759 291 Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ Độ lệch của 2 phư ng pháp so với GEOTOOL thể hiện trong Bảng 2 Bảng 2: Độ lệch của 2 phư ng pháp so với GEOTOOL. MapInfo dX(m) 0.564380470 0.562836910 0.563948290 0.572518780 0.567778820 0.565048840 0.567922200 0.576985500 0.562714380 0.563253900 0.565491460 0.574192660 dY(m) -1.025468387 -1.023075005 -1.048446155 -1.056892348 -1.041169246 -1.043015138 -1.028383463 -1.026690578 -1.045119937 -1.060183471 -1.049194246 -1.032103500 dx (m) -0.149 -0.149 -0.149 -0.146 -0.151 -0.148 -0.148 -0.147 -0.148 -0.147 -0.15 -0.149 MOLODENSKY dY (m) -1.042 -1.041 -1.069 -1.074 -1.063 -1.062 -1.046 -1.045 -1.065 -1.079 -1.063 -1.05 Bảng 2 cho thấy kết quả chuyển đổi bằng công thức Molodensky thủ công kết quả sai lệch x vƠ y lần lượt lƠ 0.1 vƠ 1m so với phần mềm GEOTOOL. Tuy nhiên kết quả chuyển đổi bằng MapInfo sử dụng bộ 3 tham số không có các tham số góc xoay cho kết quả lệch so với GEOTOOL từ lƠ 0.5 vƠ 1m. Các công thức nghiên cứu là những công thức đang được dùng phổ biến, tuy nhiên do mỗi công thức dùng cho dạng toạ độ khác nhau: Công thức Molodensky dùng cho toạ độ trắc địa dạng B, L, H trong khi công thức Bursa-Wolf và công thức do Bộ sử dụng lại dùng toạ độ không gian 3 chiều X, Y, Z. Toạ độ điểm trên bản đồ thì ở dạng toạ độ phẳng x,y quá trình tính toán chuyển đổi phải tiến hành chuyển đổi dạng toạ độ qua nhiều bước khiến cho sai số chuyển đổi không phải là hằng số như đã thấy trong Bảng 1 và Bảng 2. Tuy nhiên ta sẽ căn cứ vào sai số của công cụ có tính pháp lý là phần mềm GeoTool để xác định mức tin cậy của hai phư ng pháp còn lại nhằm chuyển đổi giữa hai hệ mà GeoTool không hỗ trợ. 3.3 K t qu chuy n t INDIAN 60 V VN 2000 bằng công th c. Xơy dựng công thức Molodensky chuẩn chuyển tọa độ trên Excel:  Chuyển từ INDIAN60 sang WGS 84,  Chuyển kết quả thu được từ WGS 84 sang VN2000 theo cách tính toán từ công thức molodensky Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 3 3.4 K t qu chuy n t INDIAN 60 V VN 2000 bằng MapInfo - Tạo lớp bản đồ trên MapInfo, sử dụng lưới chiếu INDIAN 60 - Nhập các điểm chuyển đổi vƠo lớp bản đồ vừa tạo. - Sử dụng chức năng SAVE AS của MapInfo vƠ lưu lại với lưới chiếu lƠ VN2000. Như vậy ta sẽ có được toạ độ điểm theo VN 2000 Kết quả chuyển đổi được liệt kê trong Bảng 3 292 Tạp chí Khoa học 2010:14 288-293 Trường Đại học Cần Thơ B ng 3: K t qu chuy n đ i to đ t INDIAN 60 sang VN2000 bằng 2 ph Indian60 B L Indian60->WGS84>VN2000 Molodensky B L INDIAN60-> VN2000 dùng MapInfo B L ng pháp Sai l ch nhau dB(giây) dL(giây) 10.12223142 105.6263099 10.12324534 105.6245271 10.123227000 105.624526000 0.066023435 0.003809716 10.14975963 105.6570987 10.15077369 105.6553157 10.150756000 105.655315000 0.063697126 0.002670544 10.11407694 105.6167992 10.11509082 105.6150164 10.115073000 105.615016000 0.064156117 0.001387394 10.18 105.57 10.18298664 105.5691389 10.182969000 105.569138000 0.063519774 0.003237610 10.20 105.61 10.19664526 105.6092127 10.196628000 105.609212000 0.062127508 0.002401054 10.2177075 105.5888395 10.21872112 10.18588355 105.5516546 105.587056 10.218703000 105.587055000 0.065231853 0.003722070 10.186897 105.5498712 10.186879000 105.549871000 0.064797498 0.000829636 10.17506536 105.6326935 10.17607927 105.6309103 10.176061000 105.630909000 0.065755837 0.004790614 10.1609883 105.6189264 10.16200214 105.6171433 10.161984000 105.617142000 0.065311037 0.004655830 10.09649075 105.7371452 10.09750529 105.7353627 10.097487000 105.735362000 0.065848567 0.002628563 10.06240027 105.725887 10.06341479 105.7241047 10.063397000 105.724104000 0.064036501 0.002620794 10.03286859 105.7273442 10.03388314 105.7255621 10.033865000 105.725561000 0.065314517 0.003830973 10.10307199 105.7164657 10.10408641 105.7146832 10.104068000 105.714682000 0.066290312 0.004261962 10.05757872 105.6469921 10.05859281 105.6452096 10.058574000 105.645209000 0.067720113 0.002232788 10.03998648 105.6801171 10.04100077 105.6783348 10.040982000 105.678334000 0.067572364 0.002911882 10.10968292 105.6697366 10.11069708 105.6679539 10.110679000 105.667953000 0.065100832 0.003156658 10.10240571 105.6044389 10.10341953 105.6026561 10.103401000 105.602655000 0.066715030 0.004064322 10.15 105.57 10.15463196 105.5730709 10.154614000 105.573070000 0.064663536 0.003278775 Trung bình: 0.065215664 0.003138399 Từ Bảng 3 ta thấy độ lệch kinh độ vƠ vĩ độ giữa 2 kết quả là 0.065” vƠo khoảng 1m, đặc biệt độ lệch kết quả kinh độ gần như không đáng kể 0.003” tư ng ứng khoảng 0.1m. 4 K T LUẬN Qua khảo sát so sánh 2 phư ng pháp chuyển có so sánh độ tin cậy với phần mềm GEOTOOL cho thấy cả 2 đều ứng dụng tốt cho chuyển đổi toạ độ giữa VN2000 vƠ WGS 84 vƠ đặc biệt từ INDIAN 1960 sang VN2000 vƠ ngược lại. Tuỳ mục đích sử dụng mà ta sẽ lựa chọn phư ng pháp thích hợp. Thiết lập công thức Molodensky để tự tính chuyển cho độ chính xác cao h n chuyển bằng phần mềm MapInfo, tuy nhiên nếu không đòi hỏi khắc khe về độ chính xác ta có thể sử dụng MapInfo cùng với lưới chiếu được cung cấp trong bài viết này để chuyển đổi hệ quy chiếu với các ưu điểm xử lý đ n giản và chuyển đổi được nhiều định dạng bản đồ số. TÀI LI U THAM KH O MapInfo, 2003, MapInfo Professional v7.5 User Guides Tổng cục Địa chính, 2001, Thông tư số 973 /2001/TT-TCĐC hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu vƠ Hệ toạ độ quốc gia VN-2000 Bộ TƠi Nguyên Môi Trường, 2007, Quyết 05/2007/QĐ-BTNMT Về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ tọa độ quốc tế WGS-84 vƠ Hệ tọa độ quốc gia VN-2000. 293