Ứng dụng công nghệ tin học chuyển đổi cơ sở dữ liệu và biên tập bản đồ biển trong điều kiện việt nam

Mục lục Nội dung Trang Trang bìa phụ Chương 1 Giới thiệu về bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải 1.1 Các hệ toạ độ dùng trong trắc địa và trong công tác 1.2 1.3 Phép chiếu bản đồ v

-*** -

nguyễn thị thu hương

ứng dụng công nghệ tin học chuyển đổi cơ sở dữ liệu và biên tập bản đồ biển

trong điều kiện việt nam

Chuyên ngành : Kỹ thuật Trắc địa Mã số : 60.52.85

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học:

TS đinh công hòa

Hà Nội – 2007

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, các kết quả trong nội dung luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả đề tài

Nguyễn Thị Thu Hương

Mục lục Nội dung Trang

Trang bìa phụ

Chương 1 Giới thiệu về bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải

1.1 Các hệ toạ độ dùng trong trắc địa và trong công tác

1.2

1.3

Phép chiếu bản đồ và hệ quy chiếu dùng cho bản đồ

địa hình biển, bản đồ hàng hải ở Việt Nam Giới thiệu về bản đồ địa hình biển ở Việt Nam

17

28 1.4 Giới thiệu về hệ thống bản đồ hàng hải ở Việt Nam 33 Chương 2 Công tác thành lập và biên tập bản đồ biển và bản đồ

hàng hải 2.1 Công tác thành lập và biên tập bản đồ địa hình biển 45

Chương 3 Chuyển đổi cơ sở dữ liệu giữa bản đồ địa hình biển và

bản đồ hàng hải (hải đồ) 3.1

3.2

Đặt vấn đề Chuyển đổi giữa tọa độ trắc địa (B,L) và tọa độ vuông góc phẳng (x,y) trên phép chiếu Gauss-Kruger và trên phép chiếu Mercator

65

66

3.3 Các thuật toán chuyển đổi cơ sở dữ liệu giữa bản đồ địa

Chương 4 Xây dựng chương trình Chuyển đổi cơ sở dữ liệu

4.1 Giới thiệu chung về ngôn ngữ lập trình Visual Basic

4.2 Xây dựng chương trình Chuyển đổi cơ sở dữ liệu giữa

bản đồ địa hình biển và hải đồ bằng ngôn ngữ lập trình

Danh mục các bảng, biểu

Bảng 2.1: Khoảng cách giữa hai điểm định vị tương ứng với các tỉ

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ địa hình biển 47 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ hàng hải bằng

Hình 3.1: Sơ đồ khối của modul chuyển đổi từ bản đồ địa hình biển

Hình 3.2: Sơ đồ khối của modul chuyển đổi từ hải đồ sang bản đồ

Hình 3.3: Sơ đồ khối của modul chuyển đổi bản đồ địa hình biển

Giao diện thiết kế menu chương trình Menu tệp tin

Menu soạn thảo Menu cửa sổ hiển thị Menu công cụ

Menu tiện ích Menu liên kết ứng dụng Các modul của chương trình trong menu tiện ích Hộp thoại chọn các chức năng chuyển đổi dữ liệu đo thành lập bản đồ biển

Giao diện chính của chương trình thiết kế Cửa sổ hiển thị menu tiện ích

Cửa sổ chọn file số liệu và các thông số Cửa sổ chọn đường dẫn của file số liệu Cửa sổ thực hiện chương trình

Cửa sổ thông báo đo thực hiện xong chương trình Cửa sổ xem file kết quả

Cửa sổ liên kết trực tiếp với các chương trình đồ họa Bản đồ biển từ Vũng Tàu đến Mũi Cà Mau

Bản đồ biển vùng Cà Mau Phần địa hình biển

Hải đồ vùng Cà Mau Bản đồ địa hình biển và hải đồ khi chưa chuyển đổi dữ

Kết quả chuyển đổi dữ liệu từ bản đồ địa hình biển sang hải đồ

So sánh kết quả chuyển đổi dữ liệu từ bản đồ địa hình biển sang hải đồ

Kết quả ghép nối giữa bản đồ địa hình biển sau khi chuyển đổi dữ liệu và hải đồ

Hải đồ ở vĩ tuyến chuẩn 200

So sánh giữa hải đồ ở vĩ tuyến chuẩn 160 và ở vĩ tuyến chuẩn200

Kết quả chuyển đổi dữ liệu từ hải đồ sang bản đồ địa hình biển

So sánh kết quả chuyển đổi dữ liệu từ hải đồ sang bản đồ

địa hình biển Kết quả ghép nối giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ sau khi chuyển đổi dữ liệu từ hải đồ sang bản đồ địa hình biển

mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chúng ta đo biết, bề mặt quả đất bao gồm phần lục địa và đại dương Trong đó, đại dương chiếm 3/4 tổng diện tích Vì vậy, ở bất kỳ quốc gia nào

có biển, việc khai thác các nguồn lợi từ biển là một điều rất cần thiết Song song với nhiệm vụ đó là sự bảo vệ toàn vẹn lonh thổ quốc gia đối với công tác

an ninh và quốc phòng

Theo thống kê, ở những quốc gia có biển thì mặt bằng kinh tế của các tỉnh có biển cao hơn hẳn so với các tỉnh không có biển Các nhà kinh tế thế giới cũng sự đoán về mức độ tăng trưởng kinh tế rất nhanh của các quốc gia có biển Vì ở các nước này có rất nhiều tài nguyên phong phú mà các quốc gia không có biển không thể có được Đồng thời, hệ thống giao thông trên biển là những huyết mạch, đóng vai trò quan trọng trong việc giao lưu kinh tế, văn hoá, … giữa các quốc gia trên thế giới

Việt Nam là một trong những quốc gia có biển Bờ biển được trải dài theo hướng kinh tuyến và nối liền từ Móng Cái đến Hà Tiên, với tổng chiều dài hơn 3260 km, có vùng lonh hải rộng trên 70000 km2 và vùng đặc quyền kinh tế rộng khoảng 1000000 km2 có gần 30 tỉnh đặc khu, thành phố tiếp giáp với biển Đây chính là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế và nền an ninh quốc phòng của quốc gia

Để làm được điều đó, nhiệm vụ đầu tiên của chúng ta là phải tiến hành công tác điều tra, khảo sát một cách cơ bản trên qui mô tổng thể, toàn diện vùng biển nước ta Tài liệu điều tra khảo sát cơ bản đầu tiên cần có là các tư liệu về đo đạc bản đồ biển Tư liệu này vừa là cơ sở mở đầu cho các công tác

điều tra cơ bản tiếp theo, vừa là cơ sở dữ liệu để quản lý tài nguyên môi trường biển trong một hệ thống thống nhất Tư liệu về bản đồ biển cũng là cơ sở hoạch định chính xác khu vực lonh hải, thềm lục địa và vùng đặc quyền kinh

tế trên biển Mặt khác, các tư liệu về bản đồ biển còn phục vụ cho các bước

nghiên cứu khả thi đối với các công trình kiến trúc và khai thác tài nguyên trên biển

Chính vì vậy, nhiệm vụ đo đạc và thành lập bản đồ biển nói chung và bản đồ hàng hải nói riêng là một việc làm cấp bách, rất phù hợp với tình hình hiện nay, góp phần vào việc đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước mà nghị quyết đại hội Đảng VIII Đảng Cộng sản Việt Nam đo

đề ra

Đặc biệt đối với quốc phòng, nhiệm vụ đặt ra cho Hải quân nhân dân Việt Nam là phải đo đạc khảo sát và thành lập hệ thống bản đồ biển và hải đồ phủ trùm toàn bộ vùng biển thuộc quyền quản lý của nước ta, ở các tỷ lệ khác nhau, nhằm đảm bảo cho việc khai thác tài nguyên, xây dựng các công trình, cho việc hành trình trên biển và điều tra khảo sát xây dựng các tuyến phòng thủ xa bờ

Đối với Hải quân nhân dân Việt Nam trước đây đo xây dựng được một

hệ thống bản đồ biển và bản đồ hàng hải ở các tỷ lệ khác nhau Nhưng việc thành lập hoàn toàn theo phương pháp thủ công; nguồn tài liệu chủ yếu là các tư liệu cũ, phương pháp thành lập là chụp lam, cắt dán, lựa chọn các yếu tố, bổ xung các số liệu đo đạc, biên vẽ và in Trong những năm gần đây, công nghệ tin học phát triển rất nhanh chóng và đo có những thành tựu rất đáng kể nên việc thay đổi công nghệ và ứng dụng công nghệ tin học vào việc thành lập bản

đồ biển là một điều tất yếu

Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng công nghệ tin học trong công tác thành lập và quản lý bản đồ biển trên cơ sở dữ liệu bản đồ số trong điều kiện Việt nam là một việc làm rất cần thiết, có tính khoa học và tính thời sự cao Chính vì thế nên tôi đo chọn đề tài:

“ứng dụng công nghệ tin học chuyển đổi cơ sở dữ liệu và biên tập

bản đồ biển trong điều kiện Việt Nam ” cho luận văn tốt nghiệp của mình

2 Mục đích của luận văn

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, tiến hành xây dựng thuật toán và các modul chương trình nhằm tự động hóa công tác thành lập, biên tập và chuyển

đổi cơ sở dữ liệu bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải bằng công nghệ bản

đồ số Cụ thể sẽ bao gồm các nội dung chính sau:

- Ghép nối giữa bản đồ địa hình lục địa và bản đồ hàng hải (hải đồ)

- Chuyển đổi dữ liệu đo từ bản đồ địa hình biển sang hải đồ và ngược lại

- Chuyển đổi dữ liệu giữa các múi chiếu trên bản đồ địa hình biển

- Chuyển đổi dữ liệu giữa các vĩ tuyến chuẩn trên hải đồ

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu hệ quy chiếu bản đồ địa hình biển của Việt Nam

- Nghiên cứu hệ quy chiếu hải đồ

- Phương pháp chuyển đổi dữ liệu giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ

- Xây dựng chương trình ứng dụng trong công tác chuyển đổi dữ liệu bản đồ biển

- Chạy thử nghiệm chương trình dựa vào số liệu thực tế của một số khu vực trên phạm vi lonh thổ Việt Nam

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đề ra, luận văn cần tập trung vào các nhiệm vụ chính sau:

- Nghiên cứu tổng quan về các hệ toạ độ thường dùng trong trắc địa nói chung và hệ quy chiếu dùng cho bản đồ địa hình biển và hải đồ của Việt Nam nói riêng

- Nghiên cứu các phương pháp thành lập, biên tập và các phương pháp chuyển đổi cơ sở dữ liệu giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ

- Dựa trên cơ sở lý thuyết, tiến hành xây dựng chương trình chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ biển bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0

- Tiến hành thực nghiệm để đánh giá những kết quả đạt được

5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về hệ quy chiếu dùng cho bản đồ biển ở Việt Nam

- Nghiên cứu về các phương pháp thành lập và biên tập bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải ở Việt Nam

- Nghiên cứu về các phương pháp chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ biển ở Việt Nam

- Trên cơ sở đó, nghiên cứu xây dựng chương trình chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ biển

6 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệu liên quan;

- Phương pháp phân tích: Tổng hợp, xử lý logic các tài liệu, giải quyết các vấn đề đặt ra;

- Phương pháp so sánh: Đối chiếu các kết quả nghiên cứu với nhau và với thực tiễn sản xuất để khẳng định tính đúng đắn của chương trình được thành lập

7 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Bản đồ địa hình biển và hải đồ là những tài liệu bản đồ biển được xây dựng trên cơ sở hệ thống quy chiếu toạ độ khác nhau Do yêu cầu của thực tiễn, trước đây việc ghép nối chúng lại bằng các phương pháp thủ công gặp nhiều khó khăn Ngày nay, công nghệ bản đồ số đo cho phép chúng ta thực hiện việc ghép nối giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ một cách tự động Kết quả đạt được độ chính xác cao, tiết kiệm được thời gian và cho hiệu quả kinh tế cao Trong khuôn khổ của luận văn sẽ đi xây dựng các modul chương trình để có thể tự động hóa công tác trên

- ở những vùng ven bờ, bản đồ biển thường gồm hai phần là phần địa hình lục địa và phần biển Phần địa hình lục địa sử dụng hệ quy chiếu tọa độ Gauss-Kruger hoặc UTM, còn phần biển thì sử dụng hệ quy chiếu tọa độ Mercator Vì vậy, để có thể sử dụng được dữ liệu của phần bản đồ địa hình cho bản đồ hàng hải và ngược lại thì ta cần phải chuyển đổi dữ liệu giữa chúng Nhờ công tác chuyển đổi dữ liệu giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ nên khi đo có dữ liệu đo của bản đồ địa hình biển, ta có thể lấy dữ liệu đó để thành lập phần địa hình của hải đồ mà không phải tiến hành đo lại để lấy dữ liệu của vùng địa hình đó nữa và ngược lại

- Như chúng ta đo biết, phần lớn lonh thổ Việt Nam nằm ở múi chiếu thứ 18, phần biển nằm chủ yếu ở múi thứ 19 Vì vậy, khi muốn sử dụng dữ liệu của bản đồ ở một trong hai múi chiếu, chúng ta phải chuyển đổi dữ liệu giữa hai múi chiếu đó Khi xây dựng bản đồ địa hình ở các múi chiếu khác nhau, công tác chuyển đổi dữ liệu giữa các múi chiếu sẽ được thực hiện một cách tự động hóa bằng công nghệ tin học

- Phần lớn các hải đồ ở Việt Nam được thành lập ở tỷ lệ nhỏ, có vĩ tuyến chuẩn là 160 Tuy nhiên, một số vùng lại được thành lập ở các vĩ tuyến chuẩn khác (các vùng cửa sông, eo biển, cửa lạch, hay các vùng biển quan trọng, thường được thành lập ở tỷ lệ lớn hơn) Do vậy, chúng ta có thể sử dụng được dữ liệu trong những trường hợp cần chuyển đổi hải đồ qua các vĩ tuyến chuẩn khác nhau

Bằng các phương pháp truyền thống, việc ghép nối giữa bản đồ địa hình biển và hải đồ cũng như việc chuyển đổi dữ liệu giữa hai loại bản đồ này gặp rất nhiều khó khăn, độ chính xác không cao, mất nhiều thời gian và hiệu quả kinh tế thấp Mặt khác, các dữ liệu đo đạc biển trước đây và ứng dụng công nghệ mới hiện nay có nhiều vấn đề khác nhau Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ tin học vào quy trình thành lập, biên tập và chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản

đồ địa hình biển, hải đồ là một vấn đề rất cần thiết, mang tính khoa học và tính thời sự cao

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn dài 110 trang đánh máy, 3 bảng biểu, 56 hình vẽ, 8 tài liệu tham khảo

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Đinh Công Hoà, Bộ môn Trắc địa Phổ thông và Sai số, Khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy hướng dẫn, người đo chỉ bảo và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Trong quá trình nghiên cứu và viết luận văn, tôi đo nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp quý báu từ các thầy trong khoa Trắc địa và các bạn đồng nghiệp

Do thời gian hạn chế, kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên bản luận văn này không tránh khỏi thiếu sót Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu để cho những kết quả nghiên cứu của luận văn này được hoàn thiện, ứng dụng có hiệu quả hơn

chương 1 Giới thiệu về bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải 1.1 Các hệ tọa độ thường dùng trong trắc địa

1.1.1 Đặt vấn đề

Việc xây dựng một hệ thống tọa độ của mỗi Quốc gia hay một khu vực

đều có qúa trình phát triển mang tính chất lịch sử ở mỗi thời kỳ, việc lựa chọn Elipxoid quy chiếu và phương thức định vị tuy khác nhau nhưng đều từng bước hoàn thiện hơn, chính xác hơn Do vậy, luôn tồn tại vấn đề quan trọng đó là tính chuyển giữa các hệ thống tọa độ

Khi kỷ nguyên của phép định vị chính xác phát triển – GPS , mạng lưới trắc địa vệ tinh đo liên kết lưới của các châu lục, các quốc gia với nhau, tổng hợp các số liệu Thiên văn – Trắc địa – Trọng lực thành lập lưới toàn cầu như WGS 66, WGS 72, WGS 84 Do nhu cầu giải quyết rất nhiều vấn đề mang tính toàn cầu nên số liệu trắc địa – bản đồ ngày càng đòi hỏi tính mở nhiều hơn để hội nhập trên phạm vi khu vực cũng như toàn cầu Như vậy, mối liên hệ giữa tọa độ Quốc gia với hệ tọa độ Quốc tế là bài toán cần thiết phải giải quyết

1.1.2 Các hệ thống tọa độ thường dùng trong trắc địa

kinh tuyến gốc Greenwich Tọa độ địa lý của một điểm M được xác định bởi

Đây là hệ tọa độ cơ bản trong trắc địa, xác lập trên Elipxoid trái đất,

có gốc làm tâm O cùng với hai mặt phẳng tọa độ là mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc Greenwich Tọa độ trắc địa của điểm M được xác

định bởi vĩ độ trắc địa B và kinh độ trắc địa L

Vĩ độ trắc địa B của điểm M là góc nhọn hợp bởi pháp tuyến n của mặt Elipxoid tại điểm xét đó với mặt phẳng xích đạo, còn kinh độ trắc địa L

là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng kinh tuyến gốc Greenwich và mặt phẳng chứa kinh tuyến trắc địa đi qua điểm M đó Độ cao trắc địa H là khoảng cách từ điểm M đến mặt Elipxoid theo phương pháp tuyến

Như vậy, khác với hệ tọa độ địa lý, trong hệ này mặt chuẩn là mặt Elipxoid và phương chiếu là phương của pháp tuyến

Hệ tọa độ trắc địa được dùng rất phổ biến trong nghiên cứu lý thuyết

và tính toán thực tế vì nó có các ưu điểm sau:

- Nó là hệ tọa độ thống nhất cho toàn bộ mặt Elipxoid Nó có khả năng liên kết được tất cả các mạng lưới trắc địa và các tư liệu trắc địa bản đồ của các khu vực khác nhau trên qủa đất thành một thể thống nhất.

- Các kinh tuyến và vĩ tuyến là các đường tọa độ trên mặt Elipxoid, chúng là các đường cơ sở cho việc thành lập bản đồ và rất thuận tiện cho việc ghép nối các tờ bản đồ với nhau

- Hệ tọa độ này gắn với pháp tuyến của Elipxoid nên nó đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu hình dạng và kích thước trái đất [6]

1.1.2.3 Hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm

Hình 1.3 Hệ tọa độ vuông góc không gian

Hệ tọa độ này có gốc trùng với tâm O của Elipxoid trái đất, trục Z trùng với trục quay của Elipxoid, trục X trùng với giao tuyến của mặt xích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc, trục Y vuông góc với mặt phẳng XOZ tạo thành tam diện thuận Vị trí của điểm M được xác định như hình 1.3

Đây là hệ tọa độ không gian được dùng để xác định vị trí các điểm nằm trong không gian, phía trên, bên trong và bên ngoài Elipxoid [6]

1.1.2.4 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger và hệ tọa độ vuông góc UTM (N, E) (sẽ được giới thiệu ở phần 1.2)

1.2 Phép chiếu bản đồ và hệ quy chiếu dùng cho bản đồ

địa hình biển, bản đồ hàng hải ở Việt Nam

Bản đồ địa hình biển cũng là một loại bản đồ địa hình nên để thành lập

nó người ta cũng cũng sử dụng các phép chiếu và hệ quy chiếu của bản đồ địa hình nói chung Tọa độ vuông góc phẳng của Việt Nam chọn phép chiếu hình trụ ngang đồng góc Gauss-Kruger, UTM để xây dựng bản đồ địa hình biển và phép chiếu hình trụ đứng đồng góc Mercator để xây dựng bản đồ hàng hải

1.2.1 Phép chiếu Gauss-Kruger

Phép chiếu này do Gauss đề xuất vào những năm 1825-1830 Nhưng moi đến năm 1912 mới được ứng dụng, do kết quả nghiên cứu tiếp tục của Kruger, đo tìm ra công thức ứng dụng, thuận tiện trong tính toán Vì vậy phép chiếu mang tên Gauss-Kruger [6]

Đây là phép chiếu đồng góc đối xứng, các công thức của nó thỏa mon

điều kiện Cosi-Rơman

Để hạn chế độ biến dạng chiều dài, người ta chia mặt Ellipxoid trái đất thành 60 múi đều bằng nhau dọc theo kinh tuyến Kinh tuyến giữa chia mỗi múi thành 2 phần đối xứng với nhau gọi là kinh tuyến trục, còn 2 kinh tuyến ở

2 biên gọi là kinh tuyến biên Hiệu kinh độ của hai kinh tuyến biên của mỗi múi là 60 Đối với trắc địa công trình, người ta còn dùng múi chiếu 30 hoặc

1030’

Việc chia mặt Ellipxoid thành các múi 60như trên, nhằm mục đích để cho các khoảng cách lớn nhất đo được trên các tờ bản đồ tỉ lệ 1:10000 và nhỏ hơn không chịu ảnh hưởng của biến dạng chiều dài, có nghĩa là khoảng cách đo

được trên bản đồ bằng chiều dài đo được trên mặt đất tính theo tỉ lệ bản đồ

Đối với các loại múi 30 hoặc 1030’ thì ứng với các tờ bản đồ tỉ lệ lớn hơn

Số thứ tự n của múi chiếu 60 và kinh tuyến trục của nó liên hệ với nhau theo biểu thức :

0 0

0 = 6 nư 3

Trong đó: L0 là kinh độ của kinh tuyến trục múi chiếu 60

Công thức (1.2) ứng với phần mặt Ellipxoid ở đông bán cầu, trong đó kinh độ

có dấu dương; còn đối với tây bán cầu, kinh độ âm thì còn phải trừ đi 3600

Từ công thức (1.2) ta thấy, L0 có giá trị là các bội số của 3 mà không phải là bội số của 6 Cho nên, nếu biết được L0, có thể xác định được n và ngược lại Kinh tuyến gốc Quốc tế Greenwich là biên giới giữa 2 múi chiếu có thứ tự là 1 và 60

Nước ta (lonh thổ, lonh hải và các hải đảo) nằm trên các múi chiếu có

số thứ tự là 18, 19 và 20 ứng với các kinh độ kinh tuyến trục là 1050, 1110,

1170 Kinh tuyến trục của múi chiếu chuyển lên mặt phẳng thành trục x, xích

đạo chuyển lên mặt phẳng thàmh trục y (hình 1.4)

Hình chiếu của các kinh tuyến và vĩ tuyến trên mặt phẳng cắt nhau thành góc vuông do tính chất chiếu đồng góc Hình chiếu của các kinh tuyến (trừ kinh tuyến trục) là những đường cong đối xứng qua trục y, chúng có bề lõm quay về phía kinh tuyến trục Hình chiếu của các vĩ tuyến là những đường cong đối xứng qua trục x quay bề lồi về trục y (hình chiếu của xích đạo)

Tất cả các múi chiếu đều giống hệt nhau, cho nên các công thức và bảng tính lập cho một múi chiếu có thể ứng dụng cho tất cả các múi chiếu khác, đó là ưu điểm của phép chiếu này Phép chiếu Gauss-Kruger đặc biệt thuận lợi đối với lonh thổ nằm trải dài theo kinh tuyến như nước ta

Kinh tuyến trục chuyển lên mặt phẳng thành trục x không bị biến dạng chiều dài, tức là tỉ lệ chiếu m0 = 1 Toạ độ x ở phía bắc bán cầu đều có giá trị dương, phía nam bán cầu có giá trị âm

Để tránh các giá trị âm, với toạ độ y trong một múi chiếu, người ta cộng thêm vào chúng một hằng số y0 = 500 km Để làm rõ thêm vị trí của điểm có toạ độ, người ta viết thêm số thứ tự múi chiếu vào trước toạ độ y

Về ý nghĩa hình học, phép chiếu Gauss-Kruger có thể coi là phép chiếu

đồng góc hình trụ ngang tiếp xúc Ta tưởng tượng có mặt trụ tiếp xúc với mặt Ellipxoid dọc theo kinh tuyến giữa của múi chiếu Dùng phép chiếu đồng góc

để biểu diễn tất cả các yếu tố trên múi chiếu của mặt Ellipxoid lên mặt trụ

Mở mặt trụ ra, dàn thành mặt phẳng, ta sẽ được hình chiếu của múi trên mặt phẳng

Tương tự như vậy, lần lượt quay hình trụ quanh trục quả đất PP1, cho tiếp xúc với từng kinh tuyến giữa của từng múi chiếu, ta sẽ được hình chiếu của tất cả các múi trên mặt phẳng như hình 1.4

1.2.2 Phép chiếu U.T.M (Universal Transverse Mercator)

Đây là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc đối xứng do cục bản đồ

quân đội Mỹ (Defence Mapping Agency) gọi tắt là DMA sử dụng có tên là

U.T.M, với ý đồ để thành lập bản đồ ở các khu vực trên toàn thế giới Như vậy, về bản chất, phép chiếu U.T.M và phép chiếu Gauss-Kruger là như nhau

Điểm khác nhau cơ bản giữa chúng là tỉ lệ chiếu m0 trên kinh tuyến trục của các múi chiếu 60

Trong phép chiếu U.T.M, m0 = 0.9996, còn đối với phép chiếu Kruger, m0 = 1 Phép chiếu U.T.M dùng múi chiếu 60 nhưng cách đánh số thứ

Gauss-tự múi chiếu có khác với phép chiếu Gauss-Kruger

ở đây, kinh độ của kinh tuyến trục của múi chiếu thứ n được tính theo

0 = nư 30 6 ư 3

Số thứ tự múi chiếu được tính từ tây sang đông kể từ kinh tuyến có kinh

độ 1800 Kinh tuyến gốc quốc tế Greenwich là biên giới của 2 múi chiếu số 30

và 31 Nước ta nằm trên các múi chiếu số 48, 49 và 50 của phép chiếu U.T.M Phép chiếu U.T.M dùng các ký hiệu riêng Trong hệ toạ độ vuông góc phẳng của một múi chiếu, tung độ được kí hiệu là N, hoành độ được kí hiệu là E

Hình 1.5 Hệ toạ độ vuông góc phẳng trong phép chiếu U.T.M

Để tránh toạ độ âm, trên phần bắc bán cầu người ta thêm vào hằng số

E0= 500 km cho hoành độ, còn trên phần nam bán cầu thêm hằng số E0= 500

km cho hoành độ và hằng số N0= 10000 km cho tung độ (hình 1.5)

Phép chiếu U.T.M dùng tỉ lệ chiếu trên kinh tuyến trục m0 = 0.9996, nhằm mục đích giảm độ biến dạng chiều dài ở các vùng biên xa kinh tuyến trục nhất, nhưng vẫn giữ phạm vi múi chiếu là 60 theo kinh độ

Về ý nghĩa hình học, phép chiếu U.T.M có thể được coi là phép chiếu hình trụ ngang cắt mặt Ellipxoid Tại các đường cắt của 2 mặt đó, trên từng

múi chiếu, tỉ lệ chiếu bằng 1 Trong phép chiếu Gauss-Kruger, tỉ lệ chiếu trên kinh tuyến trục là m0=1

Dựa vào các đặc điểm giống, khác nhau của phép chiếu U.T.M và phép chiếu Gauss-Kruger, ta có thể thấy ngay:

T U

K G M

T U

y y

x x

.

.

9996 , 0

9996 , 0

1.2.3 Phép chiếu Mercator (phép chiếu hình trụ đứng đồng góc)

Phép chiếu hình trụ đứng đồng góc do nhà bản đồ học người Hà Lan tên

là Mercator tìm ra năm 1569 Do đó, phép chiếu này được gọi là phép chiếu Mercator

Để tìm công thức của phép chiếu hình trụ thẳng đồng góc Mercator, ta

đi từ điều kiện đồng góc ω = 0

Ta có sin

2

ω =

b a

b a

+

ư

=

n m

n m

+

ư = 0

(

1

2 2ϕ

x= β ln

)245(

)245(

0

0ψ

)245(

0

0ψ

lgU trong đó mod = lge = 0.4342945

Chúng ta có toàn bộ các công thức của phép chiếu Mercator như sau:

Thông số β được lựa chọn theo một trong hai cách:

- Nếu chọn β = a (bán kính xích đạo) thì trên phép chiếu có một vĩ tuyến chuẩn đó là đường xích đạo;

- Nếu chọn β = rK = NkcosϕK thì sẽ có hai vĩ tuyến chuẩn + ϕK và - ϕK Trên vĩ tuyến chuẩn không có biến dạng, càng xa đường chuẩn biến dạng càng tăng

Phép chiếu Mercator được sử dụng để thành lập các bản đồ hàng hải và các bản đồ dùng cho hàng không vì nó có tính chất rất đặc biệt là tất cả các

đường đẳng góc phương vị đều biểu thị thành đường thẳng

Đối với mặt cầu thì: tg(450 +

xoắn ốc trên mặt Elipxoid hoặc mặt cầu và có điểm tiệm cận là điểm cực Trái

đất Khi α = 0 thì đường tà hành trùng với kinh tuyến, khi α = 900 thì trùng với vĩ tuyến

Từ phương trình của đường tà hành trên mặt Elipxoid ta có thể viết:

Hình 1.7 Đường tà hành trên trái đất

1.2.4 Các hệ tọa độ sử dụng để thành lập bản đồ địa hình biển và bản đồ hàng hải ở Việt Nam

1.2.4.1 Hệ quy chiếu Indian 1954

Dùng cho các bản đồ UTM vùng Đông Dương trước 1975, do cơ quan

Bản đồ Bộ quốc phòng Mỹ (Defence Mapping Agency), gọi tắt là DMA, thành

lập Hệ quy chiếu Indian 1954 gồm 2 hệ riêng biệt: [4]

a) Hệ quy chiếu độ cao

Là một mặt nước biển trung bình đi qua điểm gốc cao độ 0.000 m tại mũi Nai – hà Tiên Kết quả đo nối giữa 2 điểm gốc Hòn Dấu và Mũi Nai cho thấy, các cao độ tính theo điểm gốc Mũi Nai cao hơn các cao độ tương ứng theo điểm gốc Hòn Dấu một hằng số δH được xác định là:

m H

H MuiNai HonDau

δ

b) Hệ quy chiếu toạ độ phẳng

Ellipxoid quy chiếu là Ellipxoid Everest 1830 có kích thước: bán trục lớn a = 6377276.345 m, độ dẹt α =1/300.8017; được định vị theo điểm Ubon

(Bangkok-Thailand) Phép chiếu bản đồ là phép chiếu U.T.M Ngoài Việt Nam, hệ Indian còn được sử dụng ở ấn Độ, Bangladesh, Nepal, Thái Lan và một số nước khác [6]

DMA đo công bố [6] các tham số chuyển đổi qua lại giữa hệ Indian

1954 và hệ WGS-84, với các tham số tịnh tiến địa tâm Indian 1954 so với địa

tâm WGS-84 là: ∆X indian =218 m ; ∆Y indian =816 m ;∆Z indian =297 m

1.2.4.2 Hệ quy chiếu HN-72

Từ năm 1959 đến năm 1966, Cục đo đạc bản đồ nhà nước được sự giúp

đỡ của các chuyên gia Trung Quốc, đo tiến hành xây dựng hệ quy chiếu Quốc gia và hệ toạ độ Quốc gia, sau này gọi là hệ toạ độ HN-72

Hệ quy chiếu HN-72 gồm 2 hệ thống tách rời nhau:

a) Hệ quy chiếu cao độ

Là một mặt nước biển trung bình của Việt Nam (còn gọi là mặt Quasigeoid Việt Nam) đi qua một điểm được định nghĩa là gốc độ cao có cao

độ 0.000 m tại Hòn Dấu-Hải Phòng

b) Hệ quy chiếu toạ độ

Ellipxoid quy chiếu là Ellipxoid Krasovski có kích thước như sau: bán trục lớn a = 6378245 m, độ dẹt α =1/298.3; được định vị theo giá trị quy ước

tọa độ một điểm gốc tại Hà Nội (được truyền từ Trung Quốc sang), gồm một

vĩ độ ϕ, một kinh độ λ và một dị thường độ cao Quasigeoid N Phép chiếu bản

đồ của hệ HN-72 là phép chiếu Gauss-Kruger, với mặt chiếu là những mặt trụ ngang tiếp xúc với Ellipxoid tại kinh tuyến trung ương của từng múi chiếu 60

Tỉ lệ chiếu của kinh tuyến trục là m0=1 Các điểm trên mặt chiếu được xác

định bằng các trị số tọa độ vuông góc phẳng x, y [4]

1.2.4.3 Hệ quy chiếu WGS-84

Từ năm 1980, Bộ quốc phòng Mỹ (DoD – US Department of Defence)

đo đưa ra ý tưởng xây dựng một hệ quy chiếu quốc tế thống nhất cho toàn trái

đất Sau đó chính cơ quan này đo bỏ ra nhiều công sức để hoàn thiện ý tưởng

đo đưa ra Đến năm 1984, hệ quy chiếu quốc tế khá hoàn chỉnh WGS-84

(World Geodetic System 1984) đo được thừa nhận, trên cơ sở các nghiên cứu tổng hợp số liệu toàn cầu do liên đoàn trắc địa quốc tế (IAG – Iternational Association of Geodesy) đề xuất, GS-TS Moritz chủ trì Đây là hệ quy chiếu

cho trái đất kiểu truyền thống, bao gồm Ellipxoid quy chiếu, toạ độ quy chiếu, các hằng số của trái đất và mô hình trường trọng lực trái đất Hệ quy chiếu này ngay lập tức đo đi vào đời sống kỹ thuật của thế giới vì nó gắn liền với sự phát

triển của công nghệ GPS ( Global Positioning System)

Hệ thống WGS-84 có các thông số như sau:

- Kích thước Ellipxoid quy chiếu WGS-84: bán trục lớn a = 6378137m,

độ dẹt α = 1/298.257223563, tốc độ quay trái đất ω = 7292115.8553x10 -11 rad/s, hằng số trọng lực trái đất GM = 3986004.418x10 8 m 3 /s2; các điểm tọa

độ quy chiếu: 12 điểm Air-Force và NIMA Tracking Station Trong đó, 5

điểm do Không lực Hoa Kỳ (US Air-Force) đặt, mang tên Air-Force Tracking Station, 7 điểm do Cục bản đồ và ảnh Quốc gia Mỹ (NIMA – National Imagery and Mapping Agency) đặt, mang tên NIMA Tracking Station

- Mô hình trọng trường trái đất EGM-96: chuỗi điều hoà bậc n=m=360 với 130.676 hệ số

- Mô hình Geoid EGM-96: Mô hình với lưới 15’x15’, độ chính xác độ cao Geoid tại nút lưới là 0.5mữ1.0m [4]

1.2.4.4 Hệ quy chiếu VN - 2000

Công nghệ GPS được đưa vào Việt Nam và đo được xác định là công nghệ định vị của hiện tại và tương lai sẽ được áp dụng rộng roi trong hầu hết các mục đích kinh tế và quốc phòng Vì vậy, hệ quy chiếu cần xác định phù hợp với việc áp dụng công nghệ GPS và cần phải xác định chính xác mối liên

hệ giữa hệ quy chiếu quốc gia và hệ quy chiếu quốc tế, tạo điều kiện thuận lợi

để giải các bài toán toàn cầu và khu vực

Cuối năm 1997, Tổng cục địa chính đo giao cho trung tâm thông tin lưu trữ tư liệu địa chính nhiệm vụ xây dựng hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia Nhiệm vụ này được đặt dưới sự chỉ đạo của ban điều hành xây dựng Hệ toạ độ Quốc gia bao gồm 12 thành viên, do Tổng cục địa chính chủ trì

Sau một thời gian làm việc tích cực, khẩn trương, nghiêm túc của các nhà khoa học, Hệ quy chiếu và Hệ toạ độ Quốc gia đo được đưa vào khai thác

sử dụng trong sản xuất kinh tế, an ninh và quốc phòng bằng quyết định số 83/2000/QĐ-TTg ngày 12/07/2000 của Thủ Tướng Chính Phủ với tên gọi “Hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000” [8]

Hệ VN-2000 có các thông số chính sau đây:

- Ellipxoid quy chiếu Quốc gia là Ellipxoid WGS-84 toàn cầu với kích

thước: bán trục lớn a=6378137m, độ dẹt α=1/298.257223563, tốc độ quay trái đất ω = 7292115.8553x10 -11 rad/s, hằng số trọng lực trái đất: GM=3986004.418x10 8 m 3 /s 2

- Vị trí Ellipxoid quy chiếu quốc gia: Ellipxoid WGS-84 toàn cầu được

định vị phù hợp với lonh thổ Việt Nam, trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh dài,

có độ cao thuỷ chuẩn phân bố đều trên toàn lonh thổ

- Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt tại Viện nghiên cứu địa chính thuộc Tổng cục địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

- Hệ thống toạ độ phẳng: Hệ toạ độ phẳng U.T.M Quốc tế, được thiết lập trên cơ sở phép chiếu hình trụ ngang đồng góc với hệ số biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục m0=0.9996 đối với múi 60, m0=0.9999 đối với múi 30

[4]

1.3 giới thiệu về bản đồ địa hình biển ở việt nam

1.3.1 Khái niệm chung

Bản đồ địa hình biển (BĐĐHB) được coi là sự kéo dài tự nhiên của bản

đồ địa hình lục địa về phía biển Vì vậy, nó có nội dung và cách trình bày tương tự như bản đồ địa hình lục địa Như vậy, BĐĐHB là một loại bản đồ địa hình, trên đó phải thể hiện đầy đủ các yếu tố địa hình dưới đáy biển, các địa vật có trên vùng biển, tính chất của đáy biển trong cùng một hệ thống tọa độ,

độ cao thống nhất với bản đồ địa hình trên đất liền của quốc gia đó [8]

Như chúng ta đo biết, mức độ phức tạp của địa hình đáy biển và đại dương tương tự trên đất liền Nhưng trên đất liền, bằng mắt thường, chúng ta

có thể nhận thức được mức độ phức tạp của địa hình, còn dưới đại dương, chúng ta phải sử dụng máy móc, thiết bị để nhận biết nó

Khác với bản đồ hàng hải (hải đồ), phục vụ cho mục đích giao thông trên biển, bản đồ địa hình đáy biển cần thiết cho nhiều lĩnh vực khác nhau, có liên quan đến biển như: nghiên cứu biển, an ninh, quốc phòng, xây dựng công trình biển, tìm kiếm khai thác khoáng sản nói chung và dầu khí nói riêng BĐĐHB còn cần thiết cho các hoạt động đánh bắt, nuôi trồng hải sản, cho công tác điều tra và bảo vệ môi trường biển, phục vụ cho công tác tìm kiếm, cứu nạn Như vậy, để khai thác biển phục vụ lợi ích quốc gia, không thể thiếu BĐĐHB

Bản đồ địa hình biển còn có thể được sử dụng để biên soạn bản đồ hàng hải với tỷ lệ tương ứng hoặc các bản đồ chuyên đề khác

1.3.2 Tỷ lệ và cơ sở toán học của BĐĐHB

Tùy thuộc vào hoàn cảnh địa lý và điều kiện mỗi nước, người ta quy

định tỷ lệ bản đồ địa hình cơ bản phủ trùm lonh thổ có khác nhau Các tỷ lệ 1:25000 và 1:50000 thường được coi là tỷ lệ cơ bản để thành lập bản đồ địa hình trên đất liền Song đối với BĐĐHB không thể lấy tỷ lệ 1:25000 hoặc 1:50000 làm tỷ lệ cơ bản, vì để hoàn thành loại bản đồ này cho toàn vùng biển chủ quyền của quốc gia, đòi hỏi phải chi phí rất lớn và thực hiện trong thời gian rất dài, ngay cả trong trường hợp sử dụng các công nghệ đo vẽ hiện đại nhất hiện nay

Xuất phát từ mục đích, yêu cầu sử dụng bản đồ và do mức độ phức tạp, khó khăn của công tác đo vẽ BĐĐHB, người ta thường đo vẽ bản đồ với tỷ lệ nhỏ hơn so với đo vẽ trên đất liền Tỷ lệ 1:250000 hoặc 1:200000 thường được lấy là tỷ lệ cơ bản cho bản đồ địa hình biển Loại bản đồ này được đo vẽ trên toàn bộ diện tích của lonh hải và vùng đặc quyền kinh tế Đối với vùng thềm lục địa, những nơi có độ sâu nhỏ và trung bình, có thể đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:50000 và 1:100000

Chỉ riêng ở những khu vực cần tiến hành khảo sát chi tiết phục vụ lập luận chứng kinh tế kỹ thuật, thiết kế khai thác, xây dựng các công trình biển, người ta mới tiến hành đo vẽ BĐĐHB tỷ lệ 1:10000 hoặc lớn hơn

Trên BĐĐHB phải thể hiện đầy đủ cơ sở toán học của nó, bao gồm khung bản đồ, trên đó thể hiện đầy đủ lưới kilômét, kinh, vĩ độ trắc địa, các

điểm khống chế tọa độ, độ cao và các điểm định hướng, các điểm mốc cơ sở lonh hải được tính trong hệ tọa độ nhà nước Khung BĐĐHB được trình bày giống như khung bản đồ địa hình trên đất liền cùng tỷ lệ Ngoài khung bản đồ ghi chú độ chênh giữa số “0” của bản đồ và số “0” lục địa và ghi rõ khoảng cao đều đường đẳng sâu

Độ sâu trên BĐĐHB được tính toán và thể hiện trong hệ thống độ cao Nhà nước, tức là sử dụng chuẩn “0” nhà nước (là chuẩn “0” lục địa tại trạm cố

định nào đó) ở nước ta, chuẩn “0” được lấy là mực nước biển trung bình (theo nhiều năm) tại trạm nghiệm triều Hòn Dấu - Đồ Sơn - Hải Phòng

Độ chênh giữa chuẩn “0” nhà nước và chuẩn “0” hải đồ thay đổi theo các vùng biển khác nhau ở nước ta, độ chênh này biến thiên từ 0,5m đến 2m

ở vùng biển Bắc bộ, trung bình là 1,9m; vùng Trung và Nam bộ từ 0,5 đến 1m Đường bờ nước trên BĐĐHB lấy trùng với đường có cao độ bằng “0”, tức

là đường bờ nước trung bình Trên bản đồ, đường bờ nước được thể hiện bằng

đường màu xanh nước biển đậm

1.3.3 Nội dung của bản đồ địa hình biển

Trên BĐĐHB phải thể hiện đầy đủ các đặc trưng địa hình, thông qua vị trí và độ sâu của các điểm đo trực tiếp Dáng địa hình được thể hiện qua các

đường đẳng sâu với khoảng cao đều thích hợp hoặc phối hợp thể hiện bằng các

ký hiệu riêng (theo quy định) đối với những nơi có địa hình đặc biệt Vị trí các tảng đá độc lập lớn, ngọn núi đá ngầm phải được thể hiện vị trí chính xác trên bản đồ

Khi thể hiện các nội dung của bản đồ thuộc phần lục địa hoặc các đảo, người ta sử dụng các ký hiệu của bản đồ địa hình lục địa, còn đối với các đối tượng ở phần biển người ta thường sử dụng các ký hiệu dùng cho bản đồ hàng hải Đối với những đối tượng khác (không biểu diễn trên bản đồ hàng hải) thì phải soạn thảo các ký hiệu riêng

Thực phủ trên bề mặt địa hình đáy biển phải được thể hiện trên bản đồ

địa hình biển, trên bản đồ có ranh giới khoanh vùng thực phủ, chiều dầy lớp thực phủ (tảo biển, rong biển )

Trên bản đồ địa hình đáy biển phải thể hiện các thông tin về chất đáy (bùn, cát, san hô, boi đá ngầm ) với mật độ điểm lấy mẫu chất đáy phù hợp

Vị trí, kích thước các công trình trên biển như đèn biển, cầu cảng, hệ thống cáp hoặc đường ống, giàn khoan khai thác dầu khí phải thể hiện chính

xác vị trí trên bản đồ địa hình đáy biển bằng các ký hiệu thống nhất, dễ đọc khi sử dụng bản đồ

Trên bản đồ địa hình đáy biển phải thể hiện các yếu tố hàng hải như luồng lạch vào cảng, hệ thống phao tiêu cố định

Vị trí các tầu đắm cần được thể hiện trên bản đồ Thông tin về vị trí của xác tàu đắm có thể lấy từ bản đồ hàng hải Ranh giới các vùng nguy hiểm cần

được thể hiện chính xác trên bản đồ

Hướng chảy của các dòng hải lưu và tính chất của nó (nóng, lạnh) Địa danh của các vùng biển, các đảo phải được thể hiện theo đúng phông chữ quy

định trong quy phạm Sử dụng địa danh phải có tính quốc tế và quốc gia (tránh

sử dụng tên địa danh địa phương)

1.3.4 Độ chính xác của bản đồ địa hình biển

Độ chính xác bản đồ địa hình đáy biển phụ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ và theo yêu cầu cụ thể đặt ra theo mục đích, yêu cầu sử dụng bản đồ Sai số trung phương vị trí của những điểm địa vật cố định hoặc vật định hướng trên đảo hoặc trên các công trình nhân tạo trên biển được đo nối với lưới trắc địa nhà nước so với điểm khống chế gần nhất không được vượt quá 1,3mm ở nước ta,

độ chính xác bản đồ địa hình đáy biển được thể hiện như sau [8]:

1.3.4.1 Độ chính xác lưới khống chế đo biển

- Sai số tọa độ điểm khống chế cơ sở đo vẽ biển phải nhỏ hơn hoặc bằng 1/10 sai số định vị điểm đo sâu

- Sai số độ cao điểm “0” thủy chí (thước đo nước) so với điểm thủy chuẩn nhà nước gần nhất không được quá ±10cm

- Sai số chuyển đổi tọa độ từ hệ này sang hệ khác không vượt quá 1/10 sai số định vị điểm đo sâu trên mặt biển

1.3.4.2 Độ chính xác định vị điểm đo sâu

- Sai số định vị điểm đo sâu trên mặt biển là sai số định vị cần phát biến của máy đo sâu hồi âm, không được lớn hơn 1mm nhân với tỷ lệ bản đồ (kể cả

ảnh hưởng của số cải chính do máy định vị không trùng tâm với cần phát biến)

- Sai số các địa vật thể hiện theo tỷ lệ không được lớn hơn 1mm nhân với tỷ lệ bản đồ

- Sai số vị trí các ranh giới trên biển không được lớn hơn 1mm nhân với

tỷ lệ bản đồ

- Sai số vị trí các địa vật thể hiện bằng ký hiệu không được vượt quá 1,5mm nhân với tỷ lệ bản đồ

1.3.4.3 Độ chính xác đo sâu địa hình đáy biển

Độ chính xác đo sâu địa hình đáy biển là độ chính xác đo sâu các điểm ghi chú độ sâu đáy biển Sai số này bao gồm cả sai số đo sâu bằng dụng cụ hay máy đo sâu và sai số quy chuyển giá trị độ sâu từ mặt biển tức thời về độ sâu so với mực nước biển trung bình (quy độ sâu về hệ độ cao nhà nước)

Yêu cầu độ chính xác đo sâu phụ thuộc vào độ sâu đáy biển

Độ chính xác giá trị đo sâu địa hình đáy biển sau khi đo quy đổi về hệ

độ cao nhà nước không được vượt quá các hạn sai sau (Bảng 1.1) [ 8 ]:

Bảng 1.1 Độ chính xác đo sâu địa hình đáy biển

Độ sâu đáy biển Sai số độ sâu không vượt quá

Nhỏ hơn 30m Lớn hơn 30m

0,3m 1% độ sâu

Trong “Quy định cơ sở toán học, độ chính xác, nội dung và ký hiệu bản

đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10000” do Tổng cục địa chính ban hành tháng 4 năm 1998, quy định độ chính xác đo sâu như sau:

Sai số trung phương độ sâu của điểm ghi chú độ sâu so với độ cao của

điểm chuẩn độ cao không được vượt quá:

±0,30m khi độ sâu đến 50m;

±0,45m khi độ sâu từ 50m đến 100m;

Để đảm bảo độ chính xác cần thiết khi đo sâu bằng máy đo sâu hồi âm,

đối với những vùng biển sâu, phải xác định tốc độ âm thanh chính xác với sai

số nhỏ hơn 3% tốc độ âm thanh, tức là nhỏ hơn 4,5m/s Máy đo sâu cần được kiểm nghiệm ở vùng đo, nơi có độ sâu không nhỏ hơn 10m hoặc 30m

Để đảm bảo chất lượng đo vẽ, người ta quy định như sau [16]:

Chỉ được phép tiến hành đo khi độ cao của sóng không vượt quá 0,4m trong trường hợp sử dụng tầu 50 tấn; 0,7m với tầu 100 tấn trở lên

1.4 hệ thống bản đồ hàng hải ở Việt Nam

1.4.1 Những kiến thức chung về bản đồ hàng hải

1.4.1.1 Khái niệm

Bản đồ hàng hải (hay còn gọi là Hải đồ) là hình ảnh thu nhỏ mặt cong của đại dương, biển, vụng, vịnh đảo, hải cảng,… và một phần nhỏ của lục địa ven bờ lên mặt phẳng giấy hay trên những bộ phận lưu giữ của máy tính theo một quy luật toán học [1]

1.4.1.2 Nội dung của bản đồ hàng hải

Tổng hợp tất cả các ký hiệu mang lại trên hải đồ gọi là nội dung của hải

đồ Nội dung bao gồm:

Các yếu tố nội dung trên hải đồ được biểu thị bằng hệ thống các ký hiệu Chúng được phân loại, lựa chọn, tổng hợp tuỳ theo tính chất, ý nghĩa và

tỷ lệ của chúng

a) Các tham số chuyên môn biển

Là tính chất đường bờ, lục địa và boi biển, địa hình đáy, chướng ngại vật dưới nước, chất đáy, phương tiện thiết bị hàng hải và định hướng, số không

độ sâu, dòng chảy, thuỷ triều và các yếu tố từ trường quả đất, các trạm hoa tiêu, đường nước, đồi núi của địa hình đáy, giới hạn vùng nước (khu cấm hành trình, trường thử ngư trường, vùng trắc nghiệm, boi đổ rác )

b) Các yếu tố địa lý

Trên bản đồ hàng hải, yếu tố đó là đường bờ, bờ, địa hình lục địa, thuỷ văn lục địa (sông, hồ) Cũng như theo mức độ cần thiết, ý nghĩa xác định bản

đồ, vùng dân cư, phương tiện thông tin, mục tiêu công nghiệp, nông nghiệp, ranh giới quốc gia

c) Các yếu tố trình bày

Yếu tố trình bày đối với bản đồ hàng hải gồm: khung ngoài, chữ viết ngoài khung (số hiệu bản đồ, tài liệu sử dụng, ngày tháng năm đo đạc, sơ đồ chia cắt, tu chỉnh theo thông báo hàng hải, )

Phụ thuộc ý nghĩa bản đồ và tỷ lệ của nó, các yếu tố nội dung chỉ ra theo từng mức độ tỉ mỉ khác nhau Khi xác định mức độ khuôn khổ chứa đựng nội dung, cần chú ý là nội dung hết sức cần thiết và mang lại tính dễ đọc của

nó

Giá trị thực tiễn để thoả mon nhu cầu đối với bản đồ hàng hải là tỷ lệ lựa chọn Tỷ lệ hải đồ xác định xuất phát từ ý nghĩa của nó Tuy nhiên, nó có quan hệ mật thiết với nội dung Nên khi thành lập hải đồ, cần chú ý đến việc các yếu tố hàng hải sử dụng sao cho có hiệu quả nhất

1.4.1.3 ý nghĩa bản đồ hàng hải và những yêu cầu của chúng

a) ý nghĩa

Bản đồ hàng hải (hải đồ) dùng để giải những bài toán đồ thị về tàu thuyền, cũng như giới thiệu trực quan về địa hình, nghiên cứu khu vực hành trình hay đối với mục đích khác nào đó liên quan đến việc sử dụng vùng nước

đại dương như: thiết kế xây dựng công trình, tìm luồng đi mới, thiết bị bảo

đảm an toàn đường thuỷ vv Bản đồ hàng hải là một trong những “Sách giáo khoa” cơ bản về hàng hải

b) Yêu cầu của bản đồ hàng hải

- Có độ chính xác hình học phù hợp với ý nghĩa bản đồ;

- Có độ tin cậy về nội dung;

- Các ký hiệu mang lại trên chúng cần phải đơn giản, dễ đọc vv

Để thoả mon yêu cầu chuyên môn, bản đồ hàng hải cần thiết phải:

- Được thành lập theo một phép chiếu nào đó, được bảo đảm đồ giải trên bản đồ thật nhanh chóng và đơn giản;

- Phản ánh đầy đủ các yếu tố thuộc không gian dưới nước và phụ cận lục địa;

- Phục vụ tiện lợi các mục tiêu chuyên môn, mạng lưới kinh vĩ tuyến và các yếu tố khác cần thiết cho hàng hải và giải những bài toán về biển khác;

- Hình dáng đơn giản, tiện lợi trong việc cất và lưu giữ dưới tàu;

- In trên loại giấy ít co gion, dễ tẩy, có độ bền cơ học cao hoặc được ghi lại trên đĩa và băng từ;

- phải bảo đảm đầy đủ các thông tin, tiện lợi cho việc sử dụng và xuất bản tiếp theo

1.4.2 Phân loại bản đồ hàng hải

Theo tính chất sử dụng, bản đồ hàng hải thường được chia ra làm 3 nhóm [ ]:

- Bản đồ hàng hải;

- Bản đồ quy hoạch và điều khiển tàu của các hạm đội hải quân;

- Bản đồ tham khảo bổ trợ và biểu đồ

1.4.2.1 Bản đồ hàng hải

Theo tính chất, bản đồ hàng hải được chia làm các loại sau:

- Bản đồ hàng hải biển: Trong trường hợp nào đó, trên bản đồ được vẽ lưới thống nhất ô vuông đánh cá Vẽ lưới trên bản đồ đó không thay đổi vị trí của chúng theo doy phân loại chung của bản đồ và chúng được phân loại như bản đồ hàng hải biển

Ngoài ra, bản đồ hàng hải còn có bản đồ đường nước bên trong (bản đồ nội thuỷ)

Bản đồ hàng hải được chia theo tỷ lệ như sau:

- Tổng đồ: có tỷ lệ từ 1:1000000 – 1:5000000;

- Bản đồ ven bờ: có tỷ lệ từ 1:100000 – 1:500000;

- Bản đồ bộ phận: có tỷ lệ từ 1:25000 – 1:50000;

- Bình đồ: có tỷ lệ từ 1:5000 – 1:25000

+ Tổng đồ: Nhằm để nghiên cứu chung điều kiện hành trình, thiết kế sơ

bộ di chuyển và thiết kế đường đi khi hành trình ở biển khơi trong trường hợp quá xa bờ

+ Bản đồ ven bờ: Là để bảo đảm cho tàu thuyền đi lại trực tiếp gần bờ, khi đi qua eo biển, qua các đảo ngầm vv

+ Bản đồ bộ phận: Hướng dẫn cho các tàu thuyển đi lại trong một phạm

vi có giới hạn cách bờ từ 5 – 10 hải lý Chủ yếu là các vùng vịnh, cửa sông và các đảo ven bờ

+ Bình đồ: Để hướng dẫn cho tàu buôn và tàu chiến đi vào cảng, bến, vịnh, vị trí neo đậu vv và khi di chuyển trong giới hạn khu nước đó Bình đồ cũng sử dụng thiết kế thiết bị kỹ thuật thuỷ văn và tiến hành công tác nạo vét

1.4.2.3 Bản đồ tham khảo, bổ trợ và biểu đồ

Bản đồ tham khảo, bổ trợ và biểu đồ được chia ra thành các loại sau:

- Bản đồ kế hoạch (ô địa vật);

- Bản đồ chất đáy;

1.4.3 Cơ sở toán học và chia cắt bản đồ hàng hải

1.4.3.1 Cơ sở toán học của bản đồ hàng hải

Cơ sở trắc địa của bản đồ hàng hải là lưới điểm trắc địa và thiên văn Toạ độ của nó xác định theo công tác đo thiên văn trắc địa, địa hình và thuỷ văn Các điểm dùng làm cơ sở trên bản đồ hàng hải là các điểm tam giác các cấp của nhà nước, các điểm lưới giải tích để đo sâu, các điểm thiên văn, các

đường chuyền cũng như các điểm chụp ảnh hàng không và lưới hình học được xác định bằng đồ giải

Cơ sở trắc địa của bản đồ hàng hải, đặc biệt đối với vùng nước ngoài, cũng như các bản đồ tỷ lệ nhỏ nào đó, thường dùng lưới kinh vĩ tuyến Cơ sở trắc địa yêu cầu là các điểm khống chế phải theo một hệ thống toạ độ trắc địa thống nhất, nghĩa là tính từ một điểm gốc và trên cùng một Elipxoid Vì khi hành trình từ bản đồ này sang bản đồ khác và khi xác định vị trí tàu, nếu tọa

độ điểm khống chế cho không thống nhất thì sẽ dẫn đến việc xác định tọa độ

Đối với nước ta, thời kỳ Pháp đô hộ, công tác đo đạc biển và thành lập bản đồ hàng hải đều dùng hệ toạ độ thống nhất cột cờ Hà Nội có ϕ=21o01’58.5” và λ=105o29’52.1” theo kinh tuyến Pari, elip Kờ Lắc II, độ cao thống nhất dùng độ cao Hòn Dấu Sau giải phóng, năm 1954, nửa đất nước (miền Bắc) thành lập bản đồ hàng hải dùng Elip Krasovsky nhưng địa hình lục

địa thu phóng theo hải đồ của Pháp để lại nên độ chính xác không cao Đối với nửa đất nước từ vĩ tuyến 17 trở vào Nam, Mỹ thành lập bản đồ hàng hải dùng Elip Everest, điểm gốc xuất phát từ ấn Độ có ϕ=24o07’11.6” và λ=77o39’17.6”, độ cao Hà Tiên

Sau khi hoà bình lập lại, năm 1975, đất nước thống nhất, công tác đo

đạc và thành lập bản đồ hàng hải do Hải quân nhân dân Việt Nam đảm nhận

Điểm gốc xuất phát được dẫn dắt từ Trung Quốc sang theo Elip Krasovsky

Bề mặt nước, từ mặt nước đó tính vẽ lên hải đồ với độ sâu biển gọi là cơ

sở độ cao của bản đồ hàng hải Mực nước biển dùng làm cơ sở độ cao gọi là số không độ sâu

Khi thể hiện độ sâu trên hải đồ, người ta sử dụng chuẩn không hải đồ, còn gọi là số “0” độ sâu hải đồ Việc chọn mực nước làm số “0” độ sâu thể hiện độ sâu trên hải đồ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với những vùng biển nông và biên độ thủy triều lớn vì nó liên quan trực tiếp đến việc đi lại trên biển Số “0” độ sâu hải đồ được quy định riêng cho từng vùng biển và trùng với mực nước ròng thấp nhất