5.1. Mạng lưới toạ độ quốc gia
Mạng lưới tọa độ quốc gia được xây dựng nhằm đáp ứng các nhiệm vụ khoa học và kỹ thuật sau:
- Xác định kích thước và định vị ellipsoid thực dụng;
- Nghiên cứu dịch chuyển cục bộ vỏ Trái đất và các biến đổi bề mặt Trái đất;
- Phục vụ công tác đạo hàng trên mặt đất, trên biển và trong không gian quanh Trái đất.
- Cung cấp tọa độ gốc làm cơ sở đo vẽ bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ chuyên đề và góp phần bảo vệ tài nguyên môi trường.
- Cùng với mạng lưới độ cao và mạng lưới trọng lực, mạng lưới tọa độ phục vụ cho việc nghiên cứu trường trọng lực của Trái đất và sự thay đổi của nó theo thời gian.
5.1.1. Nguyên tắc và sơ đồ xây dựng mạng lưới tọa độ quốc gia
Mạng lưới tọa độ quốc gia được xây dựng theo nguyên tắc chung là từ toàn diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Nguyên tắc cụ thể:
- Lưới phải bao phủ khắp cả nước;
- Lưới có đủ mật độ điểm cần thiết;
- Đủ độ chính xác;
- Thỏa mãn các điều kiện kinh tế.
Để xác định ellipsoid thực dụng và định vị nó, cần có điểm cơ sở định vị với mật độ phù hợp.
Để làm khống chế cho đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ cơ bản nhà nước 1:2000, các điểm tọa độ cần có độ chính xác cỡ ±0.07m và có mật độ 2km - 5km.
Như vậy để thỏa mãn cả nhiệm vụ khoa học và nhiệm vụ kỹ thuật, mạng lưới tọa độ nhà nước cần bố trí theo nguyên tắc chung đã nêu trên và có nhiều cấp hạng.
Để khi xử lý số liệu, sai số của mạng lưới cấp trên không ảnh hưởng đến mạng lưới cấp dưới, người ta quy định mạng lưới cấp trên cần có độ chính xác cao gấp k lần mạng lưới cấp ngay dưới nó. Hệ số k này ở các nước lựa chọn là 2; 2,5 hoặc 3.
Mạng lưới tọa độ quốc gia Việt Nam trước đây bố trí theo 4 hạng là I, II, III và IV với các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu thống kê trong bảng 5.1.
Hiện nay, chưa có quy định kỹ thuật mới chính thức ban hành, nhưng đã thừa nhận tồn tại 4 hạng là các mạng lưới hạng “0”, hạng I, II và mạng lưới địa chính cơ sở; Mạng lưới địa chính cơ sở được coi là lưới hạng III, được xây dựng bằng công nghệ GPS, có độ chính xác tương đương hạng III cũ và có mật độ tương đương hạng IV cũ .
Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới tọa độ nhà nước Việt Nam Bảng 5.1 C
ấp hạng
lưới
Chiều dài cạnh ( km )
Sai số trung phương đo
góc (‘‘)
Sai số trung phương tương đối
cạnh mở đầu
Sai số trung phương tương đối
cạnh yếu m
in
M ax
T rung bình
I 2
0
3 0
2 5
± 0.7 1: 400.000 1:300.000
I I
8 2
0
1 3
± 1.0 1: 300.000 1: 200.000
I II
5 8 7 ± 1.8 1: 200.000 1:120.000
I V
2 5 3 ± 2.5 1: 120.000 1: 70.000
Ở Liên Bang Nga, từ tháng 6 năm 2000 đã sử dụng hệ tọa độ CK - 95 với các dạng lưới được xây dựng theo phương pháp truyền thống rồi được hiện đại hóa qua các thời kỳ:
- Mạng lưới thiên văn – trắc địa – vệ tinh;
- Mạng lưới Doppler vệ tinh;
- Mạng lưới thiên văn – trắc địa hạng I, II;
- Mạng lưới tăng dày hạng III, IV.
Khi xây dựng mạng lưới toạ độ theo công nghệ mới, Liên Bang Nga đã chọn phương pháp quan sát vệ tinh của các hệ thống GPS và GLONASS là chủ yếu và chia thành 3 cấp:
- Mạng lưới thiên văn – trắc địa cơ bản: bao gồm các điểm thu tín hiệu vệ tinh liên tục và thu lặp theo định kỳ. Mạng lưới này có khoảng cách giữa các điểm từ 650 đến 1000km, với sai số trung phương vị trí điểm trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm tuyệt đối từ 10 ÷ 15 cm và sai số vị trí điểm tương hỗ 2 ÷ 3cm.
- Mạng lưới trắc địa độ chính xác cao: được phát triển dựa vào mạng lưới thiên văn – trắc địa cơ bản, có khoảng cách giữa các điểm từ 250 đến 300 km, sai số trung phương vị trí điểm kề nhau về mặt bằng không quá 3 mm +5.10-8D, với D là khoảng cách giữa 2 điểm tính bằng km.
- Mạng lưới trắc địa vệ tinh hạng I tăng dày: là mạng lưới tăng dày và nâng cao độ chính xác của các điểm tọa độ nhà nước đã xây dựng cũ. Khoảng cách giữa các điểm liền kề 20 ÷ 35km với sai số trung phương vị trí mặt bằng là 3 mm +10-03D.
5.1.2. Các phương pháp xây dựng mạng lưới tọa độ quốc gia
Việc xây dựng mạng lưới tọa độ quốc gia có thể được thực hiện theo các phương pháp sau:
- Phương pháp tam giác đo góc;
- Phương pháp tam giác đo cạnh ;
- Phương pháp tam giác đo cả góc và cạnh ; - Phương pháp đa giác;
- Phương pháp vệ tinh.
1. Phương pháp tam giác đo góc
Phương pháp tam giác đo góc được xây dựng đầu tiên trên thế giới ở Hà Lan vào nửa đầu thế kỷ 17, sau đó được áp dụng rộng rãi ở tất cả các nước trên thế giới. Đồ hình cơ bản của phương pháp này là các hình tam giác, tứ giác trắc địa và đa giác trung tâm.
Từ các hình cơ bản người ta xây dựng mạng lưới cấp cao nhất là mạng lưới tam giác dày đặc hoặc khóa tam giác chạy dài theo hướng kinh, vĩ tuyến có kích thước khóa cỡ 200 km x 200 km như trên hình 5.1.
Đối với các nước có diện tích lãnh thổ lớn, người ta thường chọn phương án xây dựng mạng lưới hạng I có dạng khóa tam giác. Khi đó, tại các góc của khóa người ta xây dựng lưới đường đáy hình thoi để tính ra chiều dài cạnh khởi đầu của chuỗi tam giác trong khóa từ cạnh đáy được đo trực tiếp.
Ở hai đầu của cạnh khởi đầu, người ta đo độ kinh thiên văn ϕ, độ vĩ thiên văn λ và phương vị thiên văn a của cạnh đó.
Đối với các nước có diện tích lãnh thổ không lớn như Việt Nam, người ta xây dựng mạng lưới tam giác hạng I thường ở dạng lưới tam giác dày đặc, nhưng vẫn có các lưới đường đáy và các điểm thiên văn bố trí giống như sơ đồ trên.