Pgs.ts.Phạm Văn Chuyên
1
PGS.TS.PHẠM VĂN CHUYÊN
TÍNH TOÁN
CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ
TRONG XÂY DỰNG
(15 tiết )
HÀ NỘI NĂM 2024
Pgs.ts.Phạm Văn Chuyên
2
LỜI NÓI ĐẦU.
Trong các giai đoạn khảo sát ,thiết kế , thi công công trình nếu có sử dụng đồng thời các
loại tài liệu khác nhau như bản đồ địa hình , bản đồ địa chính , bình đồ địa hình thì tương ứng sẽ
tồn tại các loại tọa độ khác nhau.Tọa độ có liên quan chặt chẽ đến vị trí , hình dạng ,kích thước
của công trình .Do đó tọa độ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình .Bởi vậy khi ấy nhất
thiết phải tiến hành tính toán chuyển đổi tọa độ về một hệ thống nhất .Tài liệu này sẽ viết về những
vấn đề đó .
Đối tượng phục vụ của tài liệu này là sinh viên ngành xây dựng đang được đào tạo theo
khung trình độ quốc gia Việt Nam thuộc bậc 6 là đào tạo cử nhân có năng lực thực hành.
Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp. Xin chân thành cám ơn và trân trọng giới thiệu
tài liệu với bạn đọc.
Người biên soạn:
PGS.TS.Phạm Văn Chuyên
Trường Đại học Xây dựng Hà Nội.
Pgs.ts.Phạm Văn Chuyên
3
Phần thứ nhất:
CÁC HỆ TỌA ĐỘ TRONG TRẮC ĐỊA
1. KHÁI NIỆM.
1/ Đối tượng nghiên cứu của Trắc địa là mặt đất.
2/Mặt đất gồm có 29% lục địa và 71% là biển cả. Núi cao nhất gần 9km. Đáy biển sâu nhất
gần 11km. Gần đúng có thể coi Trái đất là hình cầu với bán kính 6371km.
3/ Mục đích của Trắc địa là xác định tọa độ của các điểm thuộc trái đất.
4/Vị trí điểm A trong không gian có thể được xác định bởi 3 yếu tố là: góc A, độ dài dA, độ
cao HA(hình 1.1)
Hình 1.1.
5/ Nội dung của Trắc địa gồm có:
a/Thành lập các loại hệ tọa độ, các loại lưới khống chế mặt bằng và độ cao.
b/ Đo đạc các yếu tố góc, dài, cao (để định vị điểm).
c/ Biểu diễn tọa độ các điểm mặt đất thành bản đồ .
2. MẶT THỦY CHUẨN VÀ ĐỘ CAO.
1/Độ cao H là một trong ba yếu tố (x, y, H) để định vị điểm trong không gian. Vậy độ cao
H là gì?
2/ Độ cao (thủy chuẩn) của một điểm là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ điểm ấy
đến mặt thủy chuẩn (hình 2.1).
HA = AA0. (2.1)
Pgs.ts.Phạm Văn Chuyên
4
Hình 2.1
Ví dụ đỉnh núi Everest cao 8.848 mét..
3/ Phương dây dọi là phương của sợi dây treo vật nặng.
4/ Mặt thủy chuẩn (gêôit)là mặt nước biển trung bình yên tĩnh tưởng tượng kéo dài xuyên
qua các lục địa làm thành một mặt cong khép kín có pháp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương
dây dọi đi qua điểm ấy.
5/Việt Nam chọn gốc của mặt thủy chuẩn tại Hòn Dấu (Đồ Sơn – Hải Phòng.).
3.ĐỊNH VỊ ĐIỂM THEO HỆ QUI CHIẾU QUỐC TẾ WGS-84.
Từ năm 1984 thế giới sử dụng hệ qui chiếu WGS-84 để định vị điểm.Hiện nay việc đo
đạc GPS của Mỹ theo hệ này.
1/ Mặt qui chiếu WGS-84. (Oab)
Mặt qui chiếu WGS-84 có ba đặc điểm:
1/ Hình dạng: là elip khối hai trục (do hình elip quay quanh trục bé tạo thành).
2/ Kích thước: bán trục lớn a= 6 378 137 m,độ dẹt cực = (a-b)/a = 1/298,257.
3/Định vị:
3a/Tâm O của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với tâm của trái đất C.
3b/ Trục bé b của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với trục quay thẳng đứng của trái
đất với tâm C.
3c/ Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng xích đạo
của trái đất với tâm C.
3d/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng
kinh tuyến gốc của trái đất với tâm C.
Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để xác định tọa độ điểm mặt đất trên toàn thế giới.
2/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84(OXYZ).
dây dọi
Pgs.ts.Phạm Văn Chuyên
5
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ):
2/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ) được thành lập như sau:
2a/. Gốc O của hệ tọa độ trùng với tâm C của Trái đất .
2b/. Trục OZ của hệ tọa độ trùng với trục bé b của mặt quy chiếu WGS-84 , hướng
lên trên Bắc Cực là chiều dương (+).
2c/. Trục OX của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo của mặt quy
chiếu WGS-84 với mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu WGS-84 (Grinuyt, Luân
Đôn, Anh). Hướng từ tâm O ra kinh tuyến gốc là chiều dương (+).
2d/. Trục OY của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu WGS-
84 và vuông góc với trục OX. Hướng từ tâm O ra phía Đông bán cầu là chiều dương (+).
3/Đặc điểm: ba trục OX, OY, OZ vuông góc với nhau từng đôi một.
4/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ đẻ định vị
điểm A là XA,YA, ZA.
5/Vi dụ:Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ địa tâm quốc tế WGS.84 là:
XR= - 1626924,018 m.
YR= 5729423,469 m.
ZR= 2274274,990 m.
3/ Hệ tọa độ Trắc địa WGS-84(BLHtđ).
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ Trắc địa WGS-84(BLHtđ)
2/Hệ tọa độ Trắc địa WGS-84(BLHtđ) được thành lập bởi ba mặt gốc là:
2a/Mặt qui chiếu WGS-84..
2b/Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84.
2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chếu WGS-84 .
3/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu WGS-84 được ba thành phần tọa độ để
định vị điểm A là B,L,Htđ với ký hiệu:
3a/ Htđ = AA01ký hiệu độ cao Trắc địa WGS-84 ,.là khoảng cách theo phương pháp
tuyến tính từ điểm ấy đến mặt qui chiếu WGS-84.
3b/ B là độ vĩ Trắc địa WGS-84.
3c/ L là độ kinh Trắc địa WGS-84.
4/Ví dụ: Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ Trắc địa quốc tế WGS.84 là:
BR= 21001’40,58 N.
LR= 105051’08,63 E.
HtđR= - 21,230 m.
4/ Phép chiếu bản đồ UTM.
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thực hiện phép chiếu bản đồ UTM.