CHƯƠNG 3.1 HỆ TỌA ĐỘ, ĐỘ CAO pptx

CHƯƠNG 3.1

HỆ TỌA ĐỘ, ĐỘ CAO
GIS for Everyone
TRƯỜNG ĐẠI HỌCBÁCH KHOA TP.HCM
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ (DITAGIS)
Trình bày: LƯU ĐÌNH HIỆP
Tel: (84-8)864 72 56 ext 5383
Email:
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
 Xác định vị trí của đối tượng trên trái đất
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
 Xác định vị trí của đối tượng trên trái đất
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
Changing map projection
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
1. GIỚI THIỆU
2. MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRÁI ĐẤT
3. HỆ TỌA ĐỘ
4. PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ
5. MỘT SỐ HỆ TOẠ ĐỘ, HỆ QUY CHIẾU CỦA VN
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
GIỚI THIỆU
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC
 Bề mặt tự nhiên của Trái đất rất phức tạp, không thể biểu

diễn bằng một quy luật hình học nhất đònh. Trong thực tế
người ta thường chọn một bề mặt tương đồng để biểu diễn
bề mặt Trái đất.
 Trong lónh vực trắc đòa bề mặt Trái đất được thay thế bằng
mặt geoid
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
MẶT GEOID
 Mặt geoid là mặt nước biển yên tónh, trải rộng xuyên qua
các lục đòa tạo thành một mặt cong khép kín, bề mặt geoid
luôn luôn vuông góc với phương thẳng đứng
 Mặt geoid là một mặt vật lý mà tại mọi điểm phương của pháp tuyến
geoid trùng với phương của dây dọi.
 Do tính chất phức tạp của vật chất bên trong lòng Trái đất cùng với
ảnh hưởng của lực ly tâm (do Trái đất chuyển động xoay) cho nên
hướng của trọng lực luôn thay đổi. Điều này làm cho bề mặt geoid bất
quy tắc về mặt toán học.
 Trong thực tiễn của khoa học trắc đòa và bản đồ người ta lấy
mặt ellipsoid có hình dạng và kích thước gần giống geoid
làm mặt toán học.
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
QUAN HỆ GIỮA TRÁI ĐẤT - GEOID - ELLIPSOID
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
N
H
h
Bề mặt trái đất

Geoid
Ellipsoid
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
CƠ SỞ CHỌN ELLIPSOID
 Tâm điểm của Ellipsoid trùng với trọng tâm của Trái đất và
mặt xích đạo của Ellipsoid trùng với mặt xích đạo của Trái
đất.
 Khối lượng của Ellipsoid bằng khối lượng của Trái đất.
 Tổng bình phương các chênh cao  giữa mặt Ellipsoid và
Geoid là cực tiểu:
min
1
lim




n
i
ì
i
n

TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
XÁC ĐỊNH ELLIPSOID
 Ellipsoid là một mặt toán học có bán trục lớn là a và bán
trục nhỏ là b, được biểu diển dưới dạng phương trình sau:

 Kích thước của Ellipsoid thường được xác đònh bởi 2 thông
số: bán trục lớn a và độ lệch tâm thứ nhất e

 Ngoài ra, ta còn có thể xác đònh kích thước Ellipsoid thông
qua các thông số khác như: bán trục nhỏ b, độ lệch tâm thứ
hai e’ , độ dẹt f:
2
22
2
a
ba
e


1
2
2
2
2
2
2

b
Z
a
Y
a
X
a

ba
f


TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MO HèNH TOAN HOẽC CUA TRAI ẹAT
MO HèNH ELLIPSOID
TRUNG TM CễNG NGH THễNG TIN A Lí
C S NH V CC I TNG KHễNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
GIỚI THIỆU MỘT SỐ ELLIPSOID
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
TRUNG TM CễNG NGH THễNG TIN A Lí
C S NH V CC I TNG KHễNG GIAN
MO HèNH TOAN HOẽC CUA TRAI ẹAT
MINH HỌA CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH VỊ ELLIPSOID
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TRÁI ĐẤT
1. GIỚI THIỆU
2. MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRÁI ĐẤT
3. HỆ TỌA ĐỘ
4. PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ
5. MỘT SỐ HỆ TOẠ ĐỘ, HỆ QUY CHIẾU CỦA VN
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
GIỚI THIỆU
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
GIỚI THIỆU

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Xác định vị trí đối tượng
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
CÁC HỆ THỐNG TOẠ ĐỘ LÝ THUYẾT
HỆ TỌA ĐỘ ĐỊA LÝ
 Hệ toạ độ đòa lý hay còn gọi là hệ toạ độ trắc đòa là một hệ
toạ độ cầu, trong đó vò trí của điểm Q trên mặt cầu được xác
đònh bởi kinh độ đòa lý  và vó độ đòa lý .
 Kinh độ đòa lý là góc nhò diện giữa hai mặt phẳng: một chức kinh
tuyến gốc đi qua đài thiên văn Greenwich và một chức điểm Q, nhận
giá trò từ 0
o
đến 180
o
sang hai phía Đông và Tây.
 Vó độ đòa lý là góc giữa pháp tuyến qua Q và mặt phẳng xích đạo,
nhận giá trò từ 0
o
đến 90
o
về hai cực Bắc và Nam
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
CÁC HỆ THỐNG TOẠ ĐỘ LÝ THUYẾT
HỆ TỌA ĐỘ ĐỊA LÝ
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
CÁC HỆ THỐNG TOẠ ĐỘ LÝ THUYẾT
HỆ TỌA ĐỘ ĐỊA TÂM
 Hệ toạ độ đòa tâm cũng là một hệ toạ độ cầu tương tự như

hệ toạ độ đòa lý nhưng lấy đường thẳng hướng tâm làm cơ
sở để xác đònh vó độ. Vò trí của điểm Q trên mặt cầu được
xác đònh bởi kinh độ đòa tâm 
c
và vó độ đòa tâm 
c
. Như vậy,
giá trò kinh độ đòa tâm bằng kinh độ đòa lý ( = 
c
), nhưng vó
độ đòa tâm thì khác vó độ đòa lý.
 Bằng các phép biến đổi lượng giác và khai triển Taylor sau
khi bỏ qua vô cùng bé bậc 3 ta xác đònh được biểu thức
quan hệ giữa vó độ đòa tâm và vó độ đòa lý như sau:
• Sin( - 
c
) = e
2
.Sin .Cos
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
CÁC HỆ THỐNG TOẠ ĐỘ LÝ THUYẾT
HỆ TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN 3 CHIỀU
 Hệ toạ độ không gian 3 chiều là hệ toạ độ vuông góc có 3
chiều nhận tâm ellipsoid làm gốc, nhận trục quay của Trái
đất làm trục Z, nhận giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến đi
qua đài thiên văn Greenwich và mặt xích đạo làm trục X và
trục còn lại là trục Y được xác đònh theo quy tắc bàn tay trái.
 Giữa hệ toạ độ không gian 3 chiều và hệ toạ độ đòa lý có
mối liên hệ toán học được khai triển qua các biểu thức sau:

 


Sin
Sine
ea
Z
22
2
1
1





CosCos
Sine
a
X .
1
22




SinCos
Sine
a
Y .

1
22


TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
CÁC HỆ THỐNG TOẠ ĐỘ LÝ THUYẾT
HỆ TỌA ĐỘ QUY CHIẾU
 Một hệ toạ độ quy chiếu được đònh nghóa trên một mặt
phẳng 2 chiều. Trong hệ thống toạ độ này các đại lượng hình
học như khoảng cách, góc và diện tích là bất biến. Các đối
tượng được đònh vò bằng các toạ độ x, y trên một lưới chiếu
mà gốc của phụ thuộc vào từng phép chiếu cụ thể.
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
• 3 chiều
• 2 chiều
• Hệ toạ độ cầu
• Hệ toạ độ phẳng
• Giá trò kinh độ và vó độ
không đồng đều dọc theo
bề mặt trái đất
• Giá trò chiếu dài và góc
đồng đều
HỆ TOẠ ĐỘ 3 CHIỀU - 2 CHIỀU
TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN
1. GIỚI THIỆU
2. MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRÁI ĐẤT
3. HỆ TỌA ĐỘ

4. PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ
5. MỘT SỐ HỆ TOẠ ĐỘ, HỆ QUY CHIẾU CỦA VN
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
GIỚI THIỆU
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÔNG GIAN
PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ
GIỚI THIỆU
 Là một hệ thống các biểu thức toán học để chuyển đổi toạ
độ của các đối tượng trên bề mặt trái đất sang mặt phẳng
 Phương trình có dạng như sau:
– x = f1 (,)
– y = f2 (,)
– x, y là tọa độ mặt phẳng
– ,  là tọa độ đòa lý (vó độ và kinh độ)
– f1, f2 là hàm liên tục

TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ
CƠ SỞ ĐỊNH VỊ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN