Một số hệ tọa độ dùng trong đo đạc vệ tinh

Công nghệ GPS ngày nay đang được ứng dụng nhiều trong công tác đo đạc trắc địa như các công tác thi công xây dựng nhà cao tầng hay các công xây dựng cầu đường. Khi đo đạc bằng công vệ GPS thì số liệu đo đạc cần phải tính chuyển.

Một số hệ tọa độ dùng trong đo đạc vệ tinh

1. Hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm

Hệ tọa độ này có tâm O trùng với tâm của Ellipsoid trái đất, trục Z trùng với trục quay của Eliipsoid, trục X trùng với giao tuyến của mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc, trục Y vuông góc với mặt phẳng XOZ.

Vị trí tọa độ điểm Q được xác định bởi 3 tọa độ (X, Y, Z)

Trong đó:   X= OQ₂;     Y= Q₁Q₂;      Z= QQ₁

Hệ tọa độ này không chỉ dùng xác định vị trí các điểm trên mặt Eliipsoid, mà còn được dùng để xác định vị trí của các điểm nằm trong không gian, trong hay ngoài mặt Eliipsoid.

Tọa độ của điểm xét Q nằm trong hệ tọa độ vuông góc không gian  là Q(X, Y, Z).

2. Hệ tọa độ trắc địa

Một điểm Q nằm trên mặt đất được xác định bởi 3 thành phần

• Kinh độ trắc địa L: là góc nhị diện hợp bởi kinh tuyến gốc( mặt phẳng đinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich) và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm xét.

Kinh độ trắc địa được tính từ O^o đến 180^o theo hai hướng đông và tây. Do vậy, trên đông bạn cầu có kinh độ trắc địa tính từ kinh tuyến gốc theo hướng đông gọi là kinh độ đông và mang dấu dương. Còn trên tây bán cầu, nó được tính từ kinh tuyến gốc theo hướng tây được gọi là kinh tuyến tây và mang dấu âm.

• Vĩ độ trắc địa B: là góc hợp bởi mặt xích đạo và pháp tuyến với mặt Eliipsoid đi qua điểm xét.

Vĩ độ trắc địa được xét từ mặt phẳng xích đạo theo 2 hướng bắc và hướng nam có giá trị từ O^o đến 90^o. Như vậy trên bắc bán cầu đều có vĩ độ trắc địa mang dấu dương còn trên nam bán cầu vĩ độ trắc địa  mang dấu âm.

• Độ cao trắc địa H: là độ cao điểm xét so với mặt Eliipsoid tính theo đường pháp tuyến của điểm xét.

Như vậy tọa điểm Q trong hệ tọa độ trắc địa sẽ là Q(B, L, H).

3. Hệ tọa độ địa diện chân trời

Trên hình, P₀ là điểm trạm đo, O là tâm của elipsoid. O-XYZ là hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm. Thành lập hệ tọa độ địa diện chân trời theo quy tắc bàn tay phải, lấy điểm P₀ tâm trạm đo làm điểm gốc, pháp tuyến với mặt elipsoid qua điểm P₀ làm trục z (hướng thiên đỉnh là hướng dương), lấy hướng kinh tuyến làm trục x (hướng Bắc là hướng dương), trục y vuông góc với trục x và z (hướng Đông là hướng dương). P₀-xyz được gọi là hệ toạ độ địa diện chân trời.

Hướng trục x của hệ tọa độ địa diện chân trời là hướng Bắc của kinh tuyến đi qua điểm gốc P₀, trong khi đó hướng trục x của hệ tọa độ phẳng trong phép chiếu trụ ngang UTM (hay Gauss-Kruger) là hướng Bắc của kinh tuyến trục. Như vậy, định hướng của 2 hệ thống tọa độ này hoàn toàn khác hẳn nhau. Chỉ có duy nhất một trường hợp, khi điểm gốc của hệ tọa độ địa diện được chọn nằm trên kinh tuyến trục thì định hướng của 2 hệ thống này trùng khít lên nhau. Đây là điểm rất đáng lưu ý để người dùng có phương án bảo đảm trùng hợp tốt nhất giữa hệ tọa độ địa diện chân trời và hệ tọa độ của công trình hay hệ tọa độ của Nhà nước.