TS. TR N B CH GIANGẦ Ạ
GI I THI UỚ Ệ
H QUY CHI U VÀ H TO ĐỆ Ế Ệ Ạ Ộ
QU C GIA VI T NAMỐ Ệ
HÀ NỘI - 2003
C C ĐO Đ C VÀ B N ĐỤ Ạ Ả Ồ GI I THI U Ớ Ệ hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia
I. M Đ U Ở Ầ
Xác đ nh h quy chi u t c là xác đ nh g c to đ và h tr c c s to đị ệ ế ứ ị ố ạ ộ ệ ụ ơ ở ạ ộ
đ d a vào đó có th bi u di n đ c t t c các đi m trong không gian. M t hể ự ể ể ễ ượ ấ ả ể ộ ệ
quy chi u đ c g i là phù h p v i ph m vi lãnh th đang xét n u đ t đ c 3ế ượ ọ ợ ớ ạ ổ ế ạ ượ
tiêu chu n sau: ẩ
- Có đ l ch nh nh t theo m t nghĩa toán h c nào đó gi a môộ ệ ỏ ấ ộ ọ ữ
hình toán h c và không gian v t lý c a th gi i th c. ọ ậ ủ ế ớ ự
- Thu n ti n s d ng trong th c ti n có l u ý t i các t p quánậ ệ ử ụ ự ễ ư ớ ậ
hình thành t l ch s và tính ph c p trên th gi i. ừ ị ử ổ ậ ế ớ
- D dàng tính toán chuy n đ i v i các h quy chi u đang sễ ể ổ ớ ệ ế ử
d ng mà đ c bi t là h quy chi u toàn c u hi n hành. ụ ặ ệ ệ ế ầ ệ
Bài toán xác đ nh h quy chi u và h to đ đ c đ a v d ng c b n là: ị ệ ế ệ ạ ộ ượ ư ề ạ ơ ả
1. Xác đ nh m t ellipsoid quy chi u có kích th c phù h p (bánị ộ ế ướ ợ
tr c l n a và bán tr c nh b, ho c bán tr c l n a và đ d tụ ớ ụ ỏ ặ ụ ớ ộ ẹ
f=(a-b)/a) đ c đ nh v phù h p trong không gian thông quaượ ị ị ợ
vi c xác đ nh to đ tâm c a ellipsoid (Xệ ị ạ ộ ủ 0, Y0, Z0) trong hệ
toàn c u. Đ i v i Ellipsoid Toàn c u còn ph i xác đ nh cácầ ố ớ ầ ả ị
tham s v t lý: h ng s tr ng l c GM, kh i l ng trái đ t M,ố ậ ằ ố ọ ự ố ượ ấ
t c đ quay trái đ t ố ộ ấ
ω
, th tr ng l c th ng Uế ọ ự ườ o, giá tr tr ngị ọ
l c th ng trên xích đ o ự ườ ạ
γ
e và trên c c ự
γ
p.
2. Xác đ nh phép bi n đ i phù h p t h quy chi u m t ellipsoidị ế ổ ợ ừ ệ ế ặ
v h quy chi u m t ph ng đ thành l p h th ng b n đ cề ệ ế ặ ẳ ể ậ ệ ố ả ồ ơ
b n qu c gia bao g m c h th ng phân chia m nh và danhả ố ồ ả ệ ố ả
pháp t ng t b n đ theo t ng t l .ừ ờ ả ồ ừ ỷ ệ
3. X lý toán h c ch t ch l i các đi m to đ bao g m t t cử ọ ặ ẽ ướ ể ạ ộ ồ ấ ả
các lo i tr đo có liên quan sao cho đ m b o đ chính xác caoạ ị ả ả ộ
nh t. ấ
Xây d ng h quy chi u và h to đ qu c gia là m t vi c quan tr ng đ iự ệ ế ệ ạ ộ ố ộ ệ ọ ố
v i m i qu c gia. Tr c h t đây là c s toán h c mang tính chu n đ th hi nớ ỗ ố ướ ế ơ ở ọ ẩ ể ể ệ
chính xác các th lo i b n đ nh m mô t trung th c các thông tin đi u tra cể ạ ả ồ ằ ả ự ề ơ
b n c a đ t n c. H quy chi u và h to đ qu c gia còn đóng vai trò h t nhânả ủ ấ ướ ệ ế ệ ạ ộ ố ạ
trong h th ng qu n lý hành chính lãnh th , ph c v gi i quy t t t các v n đệ ố ả ổ ụ ụ ả ế ố ấ ề
phân đ nh và qu n lý biên gi i qu c gia, đ a gi i hành chính các c p cũng nhị ả ớ ố ị ớ ấ ư
Trang 2
C C ĐO Đ C VÀ B N ĐỤ Ạ Ả Ồ GI I THI U Ớ Ệ hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia
ranh gi i c a t ng th a đ t. Trong đ i s ng c a m t xã h i hi n đ i h quyớ ủ ừ ử ấ ờ ố ủ ộ ộ ệ ạ ệ
chi u và h to đ qu c gia còn ph i đáp ng cho ho t đ ng c a các ngànhế ệ ạ ộ ố ả ứ ạ ộ ủ
nh m phát tri n kinh t nh nghiên c u v t lý trái đ t, quan tr c ho t đ ng vằ ể ế ư ứ ậ ấ ắ ạ ộ ỏ
trái đ t, đ m b o hàng h i, d n đ ng hành không, b trí xây d ng các côngấ ả ả ả ẫ ườ ố ự
trình, quan tr c đ bi n d ng công trình, qu n lý các m ng l i ho t đ ng kinhắ ộ ế ạ ả ạ ướ ạ ộ
t theo lãnh th , v.v. H th ng này có vai trò quan tr ng trong các ho t đ ng đ mế ổ ệ ố ọ ạ ộ ả
b o an ninh - qu c phòng. H n n a các ho t đ ng c a c dân trong c ng đ ngả ố ơ ữ ạ ộ ủ ư ộ ồ
cũng c n t i m t h to đ th ng nh t nh đánh b t cá, đi r ng, giao thông, v.v.ầ ớ ộ ệ ạ ộ ố ấ ư ắ ừ
Vi c xây d ng h quy chi u và h to đ qu c gia c n có ti ng nói chung c aệ ự ệ ế ệ ạ ộ ố ầ ế ủ
các ngành vì đây là m t h th ng đa m c tiêu.ộ ệ ố ụ
Trong b o v t qu c và xây d ng đ t n c vi c xác đ nh m t h quyả ệ ổ ố ự ấ ướ ệ ị ộ ệ
chi u và h to đ th ng nh t luôn ph i đi tr c m t b c. Khi m i đ t chânế ệ ạ ộ ố ấ ả ướ ộ ướ ớ ặ
đ n Vi t nam Pháp đã ti n hành ngay vi c xây d ng h quy chi u và h to đế ệ ế ệ ự ệ ế ệ ạ ộ
qu c gia v i ellipsoid Clarke, đi m g c t i Hà n i, l i chi u to đ ph ngố ớ ể ố ạ ộ ướ ế ạ ộ ẳ
Bonne và l i các đi m to đ c s ph trùm c Đông d ng. M đ t chân t iướ ể ạ ộ ơ ở ủ ả ươ ỹ ặ ớ
Mi n Nam n c ta cũng đã xây d ng ngay h quy chi u và h to đ qu c giaề ướ ự ệ ế ệ ạ ộ ố
v i ellipsoid Everest, đi m g c t i n đ , l i chi u to đ ph ng UTM và l iớ ể ố ạ Ấ ộ ướ ế ạ ộ ẳ ướ
các đi m to đ c s ph trùm toàn Mi n Nam. Sau ngày hoà bình l p l i ể ạ ộ ơ ở ủ ề ậ ạ ở
Vi t nam (1954) Chính ph ta đã quy t đ nh thành l p C c Đo đ c và B n đệ ủ ế ị ậ ụ ạ ả ồ
Nhà n c có nhi m v chính trong giai đo n đ u là xây d ng h quy chi u và hướ ệ ụ ạ ầ ự ệ ế ệ
to đ v i ellipsoid Krasovski, đi m g c theo h th ng Xã h i ch nghĩa, l iạ ộ ớ ể ố ệ ố ộ ủ ướ
chi u to đ ph ng Gauss và l i các đi m to đ c s có đ chính xác caoế ạ ộ ẳ ướ ể ạ ộ ơ ở ộ
ph trùm toàn Mi n B c.ủ ề ắ
II. QUÁ TRÌNH XÂY D NG H QUY CHI UỰ Ệ Ế
VÀ H TO Đ QU C GIA VI T NAMỆ Ạ Ộ Ố Ệ
Quá trình xây d ng h quy chi u và h to đ qu c gia n c ta đ c phânự ệ ế ệ ạ ộ ố ướ ượ
ra các giai đo n nh sau:ạ ư
II.1 GIAI ĐO N 1959 - 1975Ạ
Trong giai đo n này C c Đo đ c - B n đ n c ta v i s giúp đ tr c ti pạ ụ ạ ả ồ ướ ớ ự ỡ ự ế
c a T ng c c Tr c h i Trung qu c đã xây d ng l i các đi m to đ c s theoủ ổ ụ ắ ộ ố ự ướ ể ạ ộ ơ ở
ph ng pháp tam giác đo góc truy n th ng ph trùm toàn Mi n B c d ng l iươ ề ố ủ ề ắ ở ạ ướ
tam giác h ng I (m t đ kho ng 250 Kmạ ậ ộ ả 2 có 1 đi m) và l i tam giác h ng IIể ướ ạ
(m t đ kho ng 100 Kmậ ộ ả 2 có 1 đi m). Song song v i l i to đ , l i đ caoể ớ ướ ạ ộ ướ ộ
h ng I và h ng II cũng đ c xây d ng ph trùm Mi n B c. H to đ - đ caoạ ạ ượ ự ủ ề ắ ệ ạ ộ ộ
này có đ chính xác khá cao và đáp ng m i nhu c u đòi h i c a th c ti n phátộ ứ ọ ầ ỏ ủ ự ễ
tri n kinh t và b o v đ t n c. ể ế ả ệ ấ ướ
II.2 GIAI ĐO N 1975 - 1991Ạ
Trang 3
C C ĐO Đ C VÀ B N ĐỤ Ạ Ả Ồ GI I THI U Ớ Ệ hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia
Sau ngày th ng nh t đ t n c (1975) C c Đoố ấ ấ ướ ụ đ c và B n đ Nhà n cạ ả ồ ướ
ti p t c phát tri n l i to đ trên vào các t nh phía Nam đ đáp ng nhu c uế ụ ể ướ ạ ộ ỉ ể ứ ầ
phát tri n kinh t . L i tam giác đo góc h ng I đ c phát tri n t i Đà N ng vàể ế ướ ạ ượ ể ớ ẵ
l i tam giác đo góc h ng II d c theo các t nh duyên h i Mi n Trung cho t iướ ạ ọ ỉ ả ề ớ
Thành ph H Chí Minh. Đ đáp ng cung c p to đ k p th i cho các ngành vàố ồ ể ứ ấ ạ ộ ị ờ
các đ a ph ng, l i to đ ph trùm cho mi n Nam đ c xây d ng theo t ngị ươ ướ ạ ộ ủ ề ượ ự ừ
l i nh g i nhau, to đ đi m cu i c a l i tr c là to đ kh i đ u c a l iướ ỏ ố ạ ộ ể ố ủ ướ ướ ạ ộ ở ầ ủ ướ
sau, th m chí t i đ ng b ng Nam b còn ph i ch n 2 đi m kh i đ u là các đi mậ ạ ồ ằ ộ ả ọ ể ở ầ ể
g n đúng đ c tính chuy n t Mi n B c vào (đi m 64629 - Nhà th H nhầ ượ ể ừ ề ắ ể ờ ạ
Thông Tây t i Tp. H Chí Minh làm kh i đ u cho l i to đ Đông Nam b ,ạ ồ ở ầ ướ ạ ộ ộ
đi m II-06 t i An giang làm kh i đ u cho l i to đ Tây Nam b ). Đây là m tể ạ ở ầ ướ ạ ộ ộ ộ
t n t i l ch s đ ng nhiên ph i tr i qua, đ ng th i cũng là nguyên nhân làm choồ ạ ị ử ươ ả ả ồ ờ
h th ng to đ hi n t i Hà N i - 72 thi u tính th ng nh t, m t đi m có th cóệ ố ạ ộ ệ ạ ộ ế ố ấ ộ ể ể
vài to đ tham gia vào các l i đ a ph ng khác nhau có đ l ch l n nh t t iạ ộ ướ ị ươ ộ ệ ớ ấ ớ
trên 10m. Song song v i l i đi m to đ , C c Đo đ c - B n đ Nhà n c đãớ ướ ể ạ ộ ụ ạ ả ồ ướ
ti n hành xây d ng l i đi m đ cao h ng I, h ng II n i dài t Mi n B c.ế ự ướ ể ộ ạ ạ ố ừ ề ắ
Đ ch nh lý chính xác m t l i to đ qu c gia c n ph i đo l i các đi mể ỉ ộ ướ ạ ộ ố ầ ả ướ ể
thiên văn (kinh đ , v đ và ph ng v ) v i m t đ kho ng 18.000 Kmộ ỹ ộ ươ ỵ ớ ậ ộ ả 2 có 1
đi m, l i đi m tr ng l c c s và chi ti t, l i đi m tr c đ a v tinh. Tr cể ướ ể ọ ự ơ ở ế ướ ể ắ ị ệ ướ
đây T ng c c Tr c h i Trung Qu c đã giúp ta đo đ c các đi m thiên văn đ m tổ ụ ắ ộ ố ạ ể ủ ậ
đ cho khu v c Mi n B c. T sau năm 1975 T ng c c Tr c đ a - B n đ Liên xôộ ự ề ắ ừ ổ ụ ắ ị ả ồ
cũ đã ti p t c giúp ta đo đ c đ m t đ các đi m thiên văn ph kín khu v c phíaế ụ ạ ủ ậ ộ ể ủ ự
Nam, xây d ng l i tr ng l c c s toàn qu c có đo n i v i l i qu c t và đoự ướ ọ ự ơ ở ố ố ớ ướ ố ế
m t s l i tr ng l c chi ti t, xây d ng l i tr c đ a v tinh Doppler. ộ ố ướ ọ ự ế ự ướ ắ ị ệ
II.3 GIAI ĐO N 1991 - 1994Ạ
Vào năm 1991 C c Đo đ c - B n đ Nhà n c đã quy t đ nh đ a côngụ ạ ả ồ ướ ế ị ư
ngh đ nh v toàn c u GPS (global positioning system) vào áp d ng Vi t Namệ ị ị ầ ụ ở ệ
đ hoàn ch nh h th ng to đ qu c gia. L i to đ c s t i các đ a bàn ch aể ỉ ệ ố ạ ộ ố ướ ạ ộ ơ ở ạ ị ư
ph l i là Tây nguyên, Sông bé, Minh h i trên đ t li n và l i to đ bi n trênủ ướ ả ấ ề ướ ạ ộ ể
t t c các đ o chính t i t n 21 đ o thu c qu n đ o Tr ng sa đã đ c xây d ngấ ả ả ớ ậ ả ộ ầ ả ườ ượ ự
b ng công ngh GPS. Đ n năm 1993 trên đ a bàn c n c đã đ c ph kín cácằ ệ ế ị ả ướ ượ ủ
l i thiên văn, tr c đ a, tr ng l c, v tinh, đ s li u đ tính toán ch nh lý h quyướ ắ ị ọ ự ệ ủ ố ệ ể ỉ ệ
chi u và h to đ qu c gia. ế ệ ạ ộ ố
T 1992 đ n năm 1994 công trình tính toán bình sai l i thiên văn - tr c đ aừ ế ướ ắ ị
- v tinh c n c đã đ c ti n hành. K t qu chính c a công trình này là: xácệ ả ướ ượ ế ế ả ủ
đ nh h quy chi u phù h p v i lãnh th Vi t Nam bao g m ellipsoid Krasovskiị ệ ế ợ ớ ổ ệ ồ
đ nh v theo l i v tinh Doppler, đi m g c t i đi m thiên văn Láng, l i chi uị ị ướ ệ ể ố ạ ể ướ ế
to đ ph ng Gauss - Kruger nh đang s d ng; xác đ nh đ l ch dây d i ạ ộ ẳ ư ử ụ ị ộ ệ ọ ξ, η và
d th ng đ cao ị ườ ộ ζ theo các s li u thiên văn - tr c đ a - tr ng l c đ đ chínhố ệ ắ ị ọ ự ủ ộ
xác ph c v chuy n các tr đo t m t đ t t nhiên v ellipsoid quy chi u; ki mụ ụ ể ị ừ ặ ấ ự ề ế ể
Trang 4
C C ĐO Đ C VÀ B N ĐỤ Ạ Ả Ồ GI I THI U Ớ Ệ hÖ quy chiÕu vµ hÖ to¹ ®é quèc gia
tra l i toàn b t p h p tr đo toàn l i, lo i tr các sai s thô, chuy n toàn b cácạ ộ ậ ợ ị ướ ạ ừ ố ể ộ
tr đo v m t ellipsoid quy chi u và m t ph ng; bình sai t ng th các tr đo góc,ị ề ặ ế ặ ẳ ổ ể ị
c nh, ph ng v , doppler, GPS c a toàn l i trên m t ph ng Gauss - Kruger theoạ ươ ị ủ ướ ặ ẳ
ph ng pháp chia nhóm đi u khi n; đánh giá đ chính xác to đ t t c cácươ ề ể ộ ạ ộ ấ ả
đi m trong l i.ể ướ
II.4 GIAI ĐO N 1994 - 1999Ạ
Khi xem xét vi c hoàn ch nh h quy chi u và h to đ qu c gia, T ngệ ỉ ệ ế ệ ạ ộ ố ổ
c c Đ a chính đã nh n th y m t s y u t m i v công ngh c n nghiên c uụ ị ậ ấ ộ ố ế ố ớ ề ệ ầ ứ
thêm đ s l a ch n phù h p h n cho giai đo n phát tri n ti p theo. Các đ nhể ự ự ọ ợ ơ ạ ể ế ị
h ng sau đây đã đ c xác đ nh: ướ ượ ị
1. Công ngh GPS đã đ c xác đ nh là công ngh đ nh v c a t ngệ ượ ị ệ ị ị ủ ươ
lai và s đ c áp d ng r ng rãi trong h u h t các m c đích kinhẽ ượ ụ ộ ầ ế ụ
t và qu c phòng, vì v y h quy chi u c n xác đ nh phù h p v iế ố ậ ệ ế ầ ị ợ ớ
vi c áp d ng công ngh GPS.ệ ụ ệ
2. Có th s d ng ngay công ngh GPS kho ng cách dài đ xâyể ử ụ ệ ả ể
d ng l i to đ c s c nh dài có đ chính xác cao h n h ng I,ự ướ ạ ộ ơ ở ạ ộ ơ ạ
m t m t đ ki m tra l i đ chính xác các tr đo truy n th ng vàộ ặ ể ể ạ ộ ị ề ố
m t khác nâng cao đ chính xác h th ng đi m c s to đ .ặ ộ ệ ố ể ơ ở ạ ộ
3. Xác đ nh chính xác m i liên h gi a h quy chi u qu c gia v iị ố ệ ữ ệ ế ố ớ
h quy chi u qu c t , t o đi u ki n thu n l i đ gi i quy t cácệ ế ố ế ạ ề ệ ậ ợ ể ả ế
bài toán toàn c u, khu v c.ầ ự
4. Nghiên c u xác đ nh m t h to đ ph ng h p lý h n so v i hứ ị ộ ệ ạ ộ ẳ ợ ơ ớ ệ
th ng đang s d ng, phù h p v i t p quán qu c t .ố ử ụ ợ ớ ậ ố ế
Trong 2 năm 1996 và 1997 T ng c c Đ a chính đã quy t đ nh đo l i GPS c nhổ ụ ị ế ị ướ ạ
dài đ chính xác cao ph lên l i to đ truy n th ng đã xây d ng, l i này cóộ ủ ướ ạ ộ ề ố ự ướ
tên là l i to đ c s c p "0". Cu i năm 1998 đ n cu i năm 1999 công trìnhướ ạ ộ ơ ở ấ ố ế ố
xây d ng h quy chi u và h to đ qu c gia đã t ch c nhi u h i th o qu c giaự ệ ế ệ ạ ộ ố ổ ứ ề ộ ả ố
đ th o lu n các k t qu đã đ t đ c. Các k t qu ch y u là: tính toán l i toànể ả ậ ế ả ạ ượ ế ả ủ ế ạ
b các tr đo GPS; s d ng các tr đo GPS c p "0" đ ki m tra các tr đo m t đ t,ộ ị ử ụ ị ấ ể ể ị ặ ấ
t đó phát hi n các khu v c có tr đo không đ t yêu c u đ chính xác đ ti nừ ệ ự ị ạ ầ ộ ể ế
hành đo b sung ho c đo l i; xây d ng đi m g c t i Hà n i và đo n i đi m g cổ ặ ạ ự ể ố ạ ộ ố ể ố
v i l i c nh ng n và l i c p "0"; đo to đ tuy t đ i trong h WGS-84 Qu cớ ướ ạ ắ ướ ấ ạ ộ ệ ố ệ ố
t v i đ chính xác to đ kho ng 1m t i 7 đi m phân b đ u c n c; đo n iế ớ ộ ạ ộ ả ạ ể ố ề ả ướ ố
v i l i to đ IGS qu c t (trong h quy chi u WGS-84 Qu c t ) t i 6 đi mớ ướ ạ ộ ố ế ệ ế ố ế ạ ể
phân b đ u c n c; xây d ng m t t p h p khá d y đ c các đi m GPS có đố ề ả ướ ự ộ ậ ợ ầ ặ ể ộ
cao thu chu n đ xây d ng mô hình d th ng đ cao Geoid, tính toán đ l chỷ ẩ ể ự ị ườ ộ ộ ệ
dây d i theo ph ng pháp n i suy thiên văn - tr c đ a - tr ng l c; l a ch n 25ọ ươ ộ ắ ị ọ ự ự ọ
đi m GPS có đ cao thu chu n phân b đ u trên đ a bàn c n c đ đ nh vể ộ ỷ ẩ ố ề ị ả ướ ể ị ị
Trang 5