Ảnh hưởng của hệ tọa độ sử dụng trong khai thác mô hình Geoid toàn cầu

Bài viết Ảnh hưởng của hệ tọa độ sử dụng trong khai thác mô hình Geoid toàn cầu sẽ khảo sát sự khác biệt về độ cao Geoid và hiệu độ cao Geoid khi khai thác mô hình Geoid toàn cầu EGM2008 sử dụng hệ tọa độ VN2000 và WGS84.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của hệ tọa độ sử dụng trong khai thác mô hình Geoid toàn cầuT¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 44, 10-2013, tr.30-33ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TOẠ ĐỘ SỬ DỤNGTRONG KHAI THÁC MÔ HÌNH GEOID TOÀN CẦUPHAN DOÃN THÀNH LONG, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồTóm tắt: Hiện nay, công tác đo cao bằng GPS ở nước ta sử dụng một số mô hình geoidtoàn cầu như OSU91A, EGM96 và mới nhất là EGM2008. Vấn đề đặt ra là kết quả tọa độvà độ cao GPS thường được xử lý trong hệ tọa độ thực dụng VN2000, trong khi đó các môhình geoid toàn cầu đều được xây dựng trong hệ tọa độ quốc tế WGS84. Sự khác biệt giữahai hệ tọa độ này có thể gây ra sai khác về độ cao GPS xác định từ cùng một mô hình geoid.Bài toán này sẽ khảo sát sự khác biệt về độ cao geoid và hiệu độ cao geoid khi khai thác môhình geoid toàn cầu EGM2008 sử dụng hệ tọa độ VN2000 và WGS84.1. Đặt vấn đềCác mô hình Geoid toàn cầu được xây dựngở dạng lưới (Grid), giãn cách các mắt lưới đặctrưng cho mức độ chi tiết của mô hình Geoid.Mỗi mắt lưới của mô hình gồm vị trí được biểuthị bằng toạ độ trắc địa B, L trong hệ WGS84và độ cao Geoid N. Khi khai thác mô hình chomục đích đo cao GPS, dựa vào toạ độ điểm đotrong hệ WGS84, bằng thuật toán nội suy, sẽxác định được độ cao Geoid N cho điểm đó dựavào độ cao Geoid của các điểm mắt lưới. Trongthực tế, lưới GPS lại được tính toán bình saitrong hệ thực dụng VN2000, dựa vào toạ độtrong hệ này, sẽ xác định được độ cao Geoidcho các điểm lưới GPS, cách làm này thực chấtlà đã bỏ qua sự khác biệt độ của cao Geoid tínhtheo toạ độ VN2000 và tính theo toạ độ tronghệ WGS84. Như chúng ta đã biết, gốc toạ độđịa tâm của hệ VN2000 và hệ WGS84 khácnhau xấp xỉ 200m, cụ thể là:dx= -191,904m;dy= -39,303m;dz=-111,450mSự khác biệt về toạ độ của hai hệ sẽ dẫn dếnsự khác biệt về độ cao Geoid khi sử dụng môhình Geoid toàn cầu. Đối với những vùng mà bềmặt Geoid khá dốc hay thay đổi nhiều so vớiEllipxoid thì sự khác biệt về độ cao Geoid làđáng kể. Trên hình 1 là mô hình GeoidEGM2008 trên lãnh thổ Việt Nam với khoảngcao đều 0,5m.30Hình 1. Mô hình Geoid EGM2008 trên lãnh thổViệt Nam2. Phương pháp khảo sátĐể khảo sát sự khác nhau của độ cao Geoidkhi sử dụng hệ VN2000 thay cho hệ WGS84khi khai thác mô hình Geoid toàn cầu, cần cómột số điểm trên lãnh thổ, lãnh hải Việt Nam cótoạ độ trong hệ VN2000 và cả trong hệ WGS84.Với giá trị toạ độ trong hệ VN2000 chúng taxác định được các giá trị độ cao Geoid, ký hiệulà N iVN , với toạ độ của chính điểm đó trong hệWGS84 chúng ta xác định được độ cao Geoidký hiệu là N iWGS . Từ các giá trị độ cao Geoidtrên chúng ta đánh giá sự khác biệt theo 2phương pháp:a. Đánh giá trị tuyệt đối N iTheo phương pháp này chúng ta tính hiệusố độ cao Geoid:N i  N iVN  N iWGS với i = 1, 2, 3 ... n . (1)Dựa vào N i chúng ta sẽ đánh giá được sựkhác biệt về độ cao Geoid do sự khác biệt về hệtoạ độ đã sử dụng khi khai thác mô hình Geoid.b. Đánh giá hiệu độ cao Geoid N i , j giữa cáccặp điểmHiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i, jxác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độVN2000 sẽ là:N iVN  N VN  N iVN .,jj(2)Hiệu độ cao Geoid giữa các cặp điểm i,jxác định từ mô hình Geoid toàn cầu theo toạ độWGS84 sẽ là:N iWGS  N WGS  N iWGS .,jjTừ các hiệu độ cao Geoid xác định theocông thức (2) và (3) sẽ tính được sai khác hiệuđộ cao do các hệ toạ độ:(4)N i , j  N iVN  N iWGS .,j,jDựa vào N i , j chúng ta sẽ đánh giá đượcsự khác biệt về hiệu độ cao Geoid do sự khácbiệt về hệ toạ độ khi khai thác mô hình Geoid.Để có số liệu đặc trưng cho toàn bộ lãnhthổ và lãnh hải, chúng ta chọn khoảng 35 điểmbao trùm toàn bộ diện tích đất liền và vùng biểncủa nước ta, các điểm này có toạ độ trong hệWGS84, sau đó dùng phần mềm GeoTool tínhchuyển toạ độ về hệ VN2000. Từ toạ độ cácđiểm trong hệ VN2000 và trong hệ WGS84 tiếnhành xác định độ cao Geoid N tương ứng theocách sau. Sử dụng phần mềm Trimble GridFactory và mô hình Geoid EGM2008, sau đó sửdụng giá trị tọa độ WGS84 và VN2000 dướidạng B, L xuất ra được các giá trị độ cao Geoidtương ứng là N iWGS và N iVN . Sử dụng các giátrị thu được và phân tích kết quả tính theo cáccông thức đã nêu trên.3. Kết quả khảo sátToạ độ các điểm khảo sát trong hệ WGS84,hệ VN2000 và độ cao Geoid xác định theo môhình Geoid EGM2008 được trình bầy trongbảng 1.(3)Bảng 1. Tính sai khác độ cao Geoid N i do sai khác về hệ toạ độTTTên Điểm1 Phú Quốc234567891011121314151617Côn ĐảoTây NinhCà MauKiên GiangTrà VinhAn GiangTP. Hồ Chí MinhBình ThuậnLâm ĐồngKhánh HòaĐak NôngGia LaiBình ĐịnhTP. Đà NẵngKon TumThừa Thiên HuếTọa độ trong hệ VN2000BL1001629.185804N 10400014.649559E804201.262740N1102947.454431N804353.849435N904414.224986N904822.134483N1003033.331861N1004603.492802N1005230.568531N1103557.753108N1201647.843308N1203059.957433N1304405.858140N1401936.280711N1600326.206607N1405910.396187N1602856.588011N10603619.676 ...