Đề xuất sử dụng hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam- 2000 múi 1 trong xây dựng

Chia sẻ: Lê Trung Hiếu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

132
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

HTĐ quốc gia của các nước được xác lập để quản lý bề mặt lãnh thổ quốc gia và giải quyết nhiều nhiệm vụ kinh tế kỹ thuật quan trọng của đất nước. Để hiểu và sử dụng tốt HTĐ quốc gia trước hết phải tìm hiếu xem nó được xác lập như thế nào và nó có những tính chất gì.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề xuất sử dụng hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam- 2000 múi 1 trong xây dựng

Hội nghị Khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN Xây dựng ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG HỆ TỌA ĐỘ QUỐC GIA VN-2000 MÚI 1º TRONG XÂY DỰNG * Ngô Văn Hợi TÓM TẮT: Từ năm 2001 Việt Nam đã chính thức thay đổi hệ tọa độ (HTĐ) quốc gia từ HTĐ HN-72 chuyển sang dung HTĐ VN-2000. Không thể phủ nhận các ưu điểm của HTĐ VN-2000 về nhiều mặt nhưng sử dụng HTĐ VN-2000 cũng gây nhưng phiền phức nhất định trong lĩnh vực xây dựng. Bài viêt cung cấp một số vấn đề cơ bản nhất về HTĐ quốc gia, những bất cập khi sử dụng HTĐ quốc gia VN- 2000 trong xây dựng và đề xuất sử dụng múi chiếu 1º để loại bỏ các bất cập nói trên. TỪ KHÓA: Hệ tọa độ, Biến dạng của tỷ lệ, Hệ số biến dạng chiều dài 1. CÁCH XÁC LẬP HỆ TỌA ĐỘ QUỐC GIA HTĐ quốc gia của các nước được xác lập để quản lý bề mặt lãnh thổ quốc gia và giải quyết nhiều nhiệm vụ kinh tế kỹ thuật quan trọng của đất nước. Để hiểu và sử dụng tốt HTĐ quốc gia trước hết phải tìm hiếu xem nó được xác lập như thế nào và nó có những tính chất gì. HTĐ quốc gia của các nước trên thế giới hiện nay đều được xác lập dựa trên phép chiếu hình trụ ngang đông góc (phép chiếu Gauss hoặc phép chiêu Universal Transverse Mercator (UTM). Trong đó tập hợp toạ độ phẳng (x,y) của các điểm trên mặt đất là ánh xạ đơn trị của tập hợp toạ độ Trắc địa (B,L) của các điểm này: x = f1 (B, L ) y = f (B, (1) 2 , L) Thỏa mãn điều kiện Cosi-Ricman (Cauchy – Richman) ∂x ∂y ∂y M = , = (2) M ∂x ∂B NCosB ∂L ∂B NCosB ∂L Trong đó: x, y: Tọa độ phẳng của các điểm, B, L: Tọa độ Trắc địa của các điểm 166
M, N: Bán kính cung kinh tuyến và vòng thẳng đứng thứ nhất của Elipxoid tại điểm có độ vĩ Trắc địa B Nếu ký hiệu kích thước của các đối tượng trên bản đồ (hoặc bản vẽ sử dụng tọa độ quốc gia) lần lượt là D và DG ta sẽ có công thức sau D = K*DG (3) * Ngô Văn Hợi, Viện KHCN Xây dựng, ngohoipvcis@gmail.com, 0913.569.595 167
K = K0 (YTB − 500km ) 2 (4) + 2 2R Thay (2) vào (1) ta được (YTB − 2 D= (K+ ) DG (5) 0 500km ) 2 Trong đó: 2R K – Hệ số tỷ lệ của Hệ tọa độ (YTB – 500km) – Khoảng cách trung bình từ mặt bằng dự án đến kinh tuyến trục R – Bán kính trái đất Ko – Hệ số tỷ lệ tại kinh tuyến trục, thực chất là tỷ số giữa đường kính hình trụ ngang trên đường kính trái đất. Giá tri Ko được chọn cho từng Hệ tọa độ sẽ đước đề cập cụ thể trong phần tiếp theo. 2 CÁC HTĐ ĐÃ SỬ DỤNG TỪ TRƯỚC ĐẾN NAY 2.1. Hệ tọa độ HN- 72 Đây là HTĐ quốc gia được công bố ở Hà Nội vào năm 1972 nên được gọi là HN-72. Hệ tọa độ này sử dụng phép chiếu Gauss và Ellipxoid Kraxovxki. Đây là Ellipxoid có kích thước do nhà bác học người Nga Kraxovski xác định dựa trên các kết quả đo đạc trên mặt đất thực hiện chủ yếu trên lãnh thổ của Liên Xô cũ. Các tham số chủ yếu của Ellipxoid Kraxovski n hư sau Tên gọi: - Ellipxoid Kraxovski - Năm xác định: 1940 - Phương pháp xác định: Dựa vào các kết quả đo trên mặt đất Bán trục lớn (m): - 6378245 Độ dẹt: - 1/298.3 2.2. Hệ tọa độ VN- 2000 Theo quyết định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12-7-2000 của Thủ tướng chính phủ về việ áp dụng Hệ qui chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 (gọi tắt là Hệ tọa độ VN-2000). Đây là HTĐ phẳng được thiết lập trên cơ sở phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM (Universal Transverse Mecator) và Ellipxoid WGS-84 với các tham số chủ yếu dưới đây: - Tên gọi: Ellipxoid toàn cầu WGS-84 - Năm xác định: 1984 - Phương pháp xác định: Dựa vào các kết quả đo đạc từ vệ tinh - Bán trục lớn (m): 6378137
- Độ dẹt: 1/298.2 Ellipxoid WGS-84 được định vị phù hợp với lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thuỷ chuẩn phân bố đều trên toàn lãnh thổ.
3 BIẾN DẠNG CỦA CÁC YẾU TỐ TRÊN MẶT ĐẤT TRONG CÁC HTĐ Từ các công thức (3), (4), (5) chúng ta thấy khi sử dụng HTĐ quốc gia chiều dài của các chi tiết trên mặt đất có thể bị biến dạng. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét qui luật biến dạng của chúng trong các HTĐ khác nhau. 3.1 Biến dạng trong HTĐ HN- 72 Trong HTĐ HN-72 giá trị Ko =1 (đường kính hình trụ bằng đường kính trái đất). Thay giá trị này vào công thức (3) ta có D = (1 (YTB − 500km 2 (6) ) DG + ) 2 2R Biến dạng chiều dài của các yếu tố trên mặt đất trong HTĐ HN-72 sẽ là ⎡⎛ YTB − km ⎞⎤ ∆D = ⎢ ⎟⎥ D 500 2 ⎣⎝ 2R (6’) ⎠⎦ Dễ dàng thấy rằng trong HTĐ HN-72 chỉ có các chi tiết nằm trên kinh tuyến trục là không bị biến dạng còn lại tất cả các chi tiết nằm ngoài kinh tuyến trục đều bị biến dạng về chiều dài trong đó giá trị biến dạng phụ thuộc và tọa độ Y (E) của chúng. Giá trị biến dạng cho một ki lô mét tại các khu vực có giá trị tọa độ Y khác nhau được cho trong bảng 1 sau đây: Bảng 1. Giá trị biến dạng ∆D theo Y trong HTĐ HN-72 Trung ∆D YTB ∆D YTB (Km) K TT K tâm (m) (Km) (m) 1 460 1.000020 0.020 9 500 1.000000 0.000 2 465 1.000015 0.015 10 505 1.000000 0.000 3 470 1.000011 0.011 11 510 1.000001 0.001 4 475 1.000008 0.008 12 515 1.000003 0.003 5 480 1.000005 0.005 13 520 1.000005 0.005 6 485 1.000003 0.003 14 525 1.000008 0.008
7 490 1.000001 0.001 15 530 1.000011 0.011 8 495 1.000000 0.000 16 535 1.000015 0.015 Như vậy trong HTĐ HN-72 có một giải rộng tới 70km xung quanh kinh tuyến trục (35 km về mỗi bên) giá trị biến dạng không vượt quá ±15mm trên 1 km, sau đó giá trị biến dạng tăng
rất nhanh và đạt tới 1400mm tại rìa múi chiếu 6º. Phân bố biến dạng trong HTĐ HN-72 trong vùng múi chiếu 6º được thể hiện trên hình 2. Vùng múi chiếu Vùng múi chieu 6º 6º 15
3 320 0.999999 -0.001 8 680 0.999999 -0.001 4 318 1.000008 0.008 9 682 1.000008 0.008 5 316 1.000017 0.017 10 684 1.000017 0.017
Phân bố biến dang trong múi chiếu 6º của HTĐ VN-2000 được trình bày trong hình 2b. b. VN-2000 múi 3º Trong HTĐ VN-2000 múi 3º Ko=0.9999. Thay giá trị Ko vào công thức (3) ta có 2 D = [0.9999 + TB (Y − 500km ) ]D (8) 2 G 2R Biến dạng chiều dài của các yếu tố trên mặt đất trong VN-2000 múi 3º sẽ là 2 [−0.0001 + TB (Y − 500km ) ]D G 2R 2 (8’) Giá trị biến dạng của các đối tượng trên mặt đất trong HTĐ VN-2000 múi 3º theo Y được trình bày trong bảng 3 Bảng 3. Giá trị biến dạng ∆D theo Y trong HTĐ VN-2000 (múi chiếu 3º,Ko=0.9999) ∆D YTB ∆D TT YTB (Km) K TT K (m) (Km) (m) 1 402 1.000018 0.018 1 582 0.999983 -0.017 2 404 1.000014 0.014 2 584 0.999987 -0.013 3 406 1.000009 0.009 3 586 0.999991 -0.009 4 408 1.000004 0.004 4 588 0.999995 -0.005 5 410 1.000000 0.000 5 590 1.000000 0.000 6 412 0.999995 -0.005 6 592 1.000004 0.004 7 414 0.999991 -0.009 7 594 1.000009 0.009 8 416 0.999987 -0.013 8 596 1.000014 0.014 9 418 0.999983 -0.017 9 598 1.000018 0.018 Qua việc phân tích biến dạng của các yếu tố trên mặt đất trong các HTĐ khác nhau chúng ta thấy: - HTĐ HN-72 có một dải với chiều rông lên tới 70km (35 km từ kinh tuyến trục về mỗi phía) trong đó biến dạng của HTĐ
- Trong HTĐ VN-2000 múi 3º bề rộng của dải đất có biến dạng
Như vậy trên quan điểm của người làm công tác Trắc địa Công trình đánh giá 2 HTĐ HN-72 và VN-2000 thì HTĐ HN-72 có thể được coi là ưu việt hơn vì có tới 67% diện tích của múi chiếu có giá trị biến dạng nhỏ hơn 15-17mm tức là đủ để phục vụ thi công xây lắp các công trình dân dụng và công nghiệp trong khi đó tỷ lệ này là 8% đối với VN-2000 múi 6º và 16% đối với VN- 2000 múi 3º. Biến dạng trong HTĐ VN-2000 tuy nhỏ hơn về giá trị tuyệt đối nhưng vùng có thể coi là không biến dạng lại rất hẹp. Để phục vụ mục đích quản lý đất đai Tổng cục Địa chính thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành Thông tư 973/2001/TT-TCĐC ngày 20-6-2001 của Tổng cục Địa chính hướng dẫn áp dụng Hệ qui chiếu và HTĐ quốc gia VN-2000 trong đó có qui định kinh tuyến trục cho tất cả các tỉnh, thành phố trong cả nước để có được sự phù hợp tốt nhất gữa kích thước của các đối tượng trên mặt đất và trên bản vẽ và Thông tư này cũng được áp dụng khi thực hiện công tác khảo sát các công trình xây dựng trong cả nước. Dễ dàng thấy rằnng khi sử dung HTĐ VN-2000 để khảo sát xây dựng đa số các công trình xây dựng rơi vào các khu vực có biến dạng lớn không đáp ứng yêu cầu độ chính xác của công tác bố trí công trình dưới đây là một vài ví dụ Giá trị biến dạng do HTĐ trên một số dự án trong cả nước Kinh Giá trị Giá trị tuyến toạ độ biến dạng No Tên dự án Vị trí Y trên 1 km trục theo TT-973 (Km) (mm) 1 Nhiệt điện Thái bình 2 Thái Bình 105º30’ 612 55 2 Nhiệt điện Mông Dương Quảng Ninh 107º45’ 456 77 3 Khu công nghệ cao Hòa Lac Hà Nôi 105º00’ 555 63 4 Thủy điện Sơn La Sơn La 104º00’ 398 100 5 Nhiệt điện Quảng Trạch Quảng Bình 106º00’ 554 63 6 TTĐL Long Phú Sóc Trăng 105º30’ 572 36 Tại tiểu mục d mục 1, phần II: ”Phân mảnh và đặt phiên hiệu mảnh bản đồ” của Thông tư 973 nói trên có qui định: Hệ thống bản đồ địa hình tỷ lệ lớn phục vụ mục đích đo đạc công trình hoặc các mục đích chuyên dụng khác có thể sử dụng múi chiếu h ẹp hơn có kinh tuyến trục phù hợp với khu vực. Tuy nhiên do không có hướng dẫn cụ thể và tâm lý sợ trách nhiệm của các chủ dự án cũng như của bản thân người làm công tác khảo sát dẫn đến việc sử dụng
kinh tuyến trục một cách không hợp lý gây rất nhiều vấn đề phức tạp cho quá trình thi công xây lắp công trình.
4 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG MÚI CHIẾU 1º CHO CÔNG TÁC KHẢO SÁT XÂY DỰNG Trên cơ sở hướng dẫn của thông tư 973/TT-TCĐC ngày 20-6-2001 của Tổng cục Địa chính chúng tôi đề xuất sử dụng HTĐ VN-2000 múi chiếu 1º với hệ số biến dạng chiều dài tại kinh tuyến trục Ko=0.999984 phục vụ cho công tác k hảo sát xây dựng. Với Ko có giá trị như trên biến dạng trong múi chiếu được tính trong bảng sau Bảng 4. Giá trị biến dạng ∆D theo Y trong HTĐ VN-2000 (múi chiếu 1º,Ko=0.999984) ∆D YTB ∆D TT YTB (Km) K TT K (m) (Km) (m) 1 450 1.000015 0.015 12 505 0.999984 -0.016 2 455 1.000009 0.009 13 510 0.999985 -0.015 3 460 1.000004 0.004 14 515 0.999987 -0.013 4 465 0.999999 -0.001 15 520 0.999989 -0.011 5 470 0.999995 -0.005 16 525 0.999992 -0.008 6 475 0.999992 -0.008 17 530 0.999995 -0.005 7 480 0.999989 -0.011 18 535 0.999999 -0.001 8 485 0.999987 -0.013 19 540 1.000004 0.004 9 490 0.999985 -0.015 20 545 1.000009 0.009 10 495 0.999984 -0.016 21 550 1.000015 0.015 11 500 0.999984 -0.016 22 555 1.000021 0.021 Các số liệu trong bảng này cho thấy với Ko=0.999984 toàn bộ bề mặt múi chiếu 1 đều có biến dạng nhỏ hơn 16mm đáp ứng khá tốt độ chính xác của các công tác bô trí công trình. Sử dụng múi chiếu 1º sẽ có những ưu điểm sau: - Toàn bộ bề mặt quốc gia sẽ được phân thành các múi chiếu với kinh tuyến trục là các kinh tuyến chẵn độ (102º, 103º, 104º,…. 108º) rất tiện cho việc sử dụng, quản lý theo dõi và chuyển đổi. - Giá trị biến dạng trên toàn bộ múi chiếu không vượt quá 16 mm trên toàn bộ lãnh thổ đáp ứng khá tốt công tác bố trí công trình. Để triển khai HTĐ VN-2000 múi chiếu 1º vào thực tế cần thực hiện các bước sau: Bước 1. Xây dựng một bộ chương trình máy tính để thực hiện chuyển đổi toạ độ VN-
2000 từ múi 6º hoặc 3º sang múi 1º;
Bước 2. Xây dựng và ban hành một Tiêu chuẩn quốc gia về HTĐ dùng trong xây dựng; Bước 3. Tổ chức hội thảo, biên soạn tài liệu hướng dẫn và tổ chức tập huấn về HTĐ quốc gia múi chiếu 1º dùng trong xây dựng. Trong ba bước nói trên bước đầu tiên là công tác kỹ thuật thuần túy mà các chuyên gia của Viện KHCN Xây dựng kết hợp với một vài chuyên gia của Trường Đại học Mỏ địa chất, và Tổng cục Địa chính thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường là có thể thực hiện đươc một cách nhanh chóng. Bước 2 là thủ tục về quản lý nhà nước cần có sự ủng hộ của Bộ Xây dựng còn bước 3 là bước tổ chức thực hiện. Tóm lại cả ba bước đều không quá phức tạp và hoàn toàn khả thi. 5 K ẾT L U Ậ N - Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 múi 3º và hệ thống kinh tuyến trục công bố trong phần phụ lục của thông tư 973/TT-TCĐC ngày 20-6-2001 của Tổng cục Địa chính hướng dẫn sử dụng Hệ qui chiếu và HTĐ quốc gia VN-2000 chỉ có thể sử dụng cho công tác quản lý đất đai chứ không hoàn toàn thích hợp cho công tác khảo sát, thiết kế và thi công xây lắp các công trình vì giá trị biến dạng của nó khá lớn. - Sử dụng HTĐ VN-2000 múi 1º có thể làm cho giá trị biến dạng của HTĐ trên toàn lãnh thổ quốc gia đồng đều và không vượt quá ±16 mm/1 km đáp ứng khá tốt yêu cầu độ chính xác của công tác khảo sát, thiết kế và thi công xây lắp công trình. - Việc triển khai HTĐ quốc gia VN-2000 múi 1º khá đơn giản, hoàn toàn khả thi và có thể thực hiện được trong phạm vi 2-3 năm và không đòi hỏi nhiều kinh phí để thực hiện. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCVNXDVN 309:2004 “Công tác Trắc địa trong xây dựng – Các yêu cầu chung” 2. Thông tư 973/TT-TCĐC ngày 20-6-2001 của Tổng cục Địa chính hướng dẫn sử dụng Hệ qui chiếu và HTĐ quốc gia VN-2000 3. Phan Văn Hiến, Ngô Văn Hợi … Trắc địa Công trình, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội, 1999. 4. Đặn Nam Chinh, Đỗ Ngọc Đường Định vị vệ tinh, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội, 2012 5. About.com Geography - Mecator Projection.