Để giải quyết hầu hết các vấn đề trong khoa học ứng dụng, cần phải biết vị trí của một đối tượng hoặc điểm, được xác định bằng cách sử dụng một trong các hệ tọa độ được chấp nhận. Ngoài ra, có những hệ thống độ cao cũng xác định vị trí độ cao của một điểm trên bề mặt Trái đất.
Tọa độ là gì
Tọa độ là các giá trị số hoặc chữ cái có thể được sử dụng để xác định vị trí của một điểm trên địa hình. Do đó, hệ tọa độ là một tập hợp các giá trị cùng loại có cùng nguyên tắc để tìm một điểm hoặc đối tượng.
Tìm vị trí của một điểm là cần thiết để giải quyết nhiều vấn đề thực tế. Trong một ngành khoa học như trắc địa, việc xác định vị trí của một điểm trong một không gian nhất định là mục tiêu chính mà tất cả các công việc tiếp theo dựa trên đó.
Hầu hết các hệ tọa độ, như một quy luật, xác định vị trí của một điểm trên mặt phẳng chỉ giới hạn bởi hai trục. Để xác định vị trí của một điểmtrong không gian 3D, hệ thống chiều cao cũng được áp dụng. Với sự trợ giúp của nó, bạn có thể tìm ra vị trí chính xác của đối tượng mong muốn.
Sơ lược về hệ tọa độ được sử dụng trong trắc địa
Hệ tọa độ xác định vị trí của một điểm trên bề mặt trái đất bằng cách cho nó ba giá trị. Các nguyên tắc tính toán của chúng khác nhau đối với mỗi hệ tọa độ.
Các hệ tọa độ không gian cơ bản dùng trong trắc địa:
- Trắc địa.
- Địa lý.
- Cực.
- Hình chữ nhật.
- Tọa độ Zonal Gauss-Kruger.
Tất cả các hệ thống đều có điểm xuất phát riêng, các giá trị cho vị trí của đối tượng và phạm vi.
Tọa độ trắc địa
Hình chính được sử dụng để đo tọa độ trắc địa là ellipsoid trái đất.
Hình elip là một hình nén ba chiều thể hiện rõ nhất hình dạng của địa cầu. Do quả địa cầu là một hình không chính xác về mặt toán học, thay vào đó, nó là hình ellipsoid được sử dụng để xác định tọa độ trắc địa. Điều này giúp dễ dàng thực hiện nhiều phép tính để xác định vị trí của cơ thể trên bề mặt.
Tọa độ trắc địa được xác định bởi ba giá trị: vĩ độ, kinh độ và độ cao trắc địa.
- Vĩ độ trắc địa là một góc có điểm đầu nằm trên mặt phẳng của đường xích đạo và điểm cuối nằm trên mặt phẳng vuông góc,được vẽ đến điểm mong muốn.
- Kinh độ trắc địa là góc được đo từ kinh tuyến số 0 đến kinh tuyến mà trên đó có điểm mong muốn.
- Độ cao trắc địa - giá trị của pháp tuyến được vẽ trên bề mặt hình elip quay của Trái đất từ một điểm nhất định.
Tọa độ địa lý
Để giải các bài toán có độ chính xác cao của trắc địa cao hơn, cần phải phân biệt giữa trắc địa và tọa độ địa lý. Trong hệ thống được sử dụng trong trắc địa kỹ thuật, những khác biệt như vậy, như một quy luật, không được thực hiện do không gian nhỏ được bao phủ bởi công việc.
Để xác định tọa độ trắc địa, một ellipsoid được sử dụng làm mặt phẳng tham chiếu và geoid được sử dụng để xác định tọa độ địa lý. Geoid là một hình không chính xác về mặt toán học, gần với hình thực tế của Trái đất hơn. Bề mặt bằng phẳng của nó được coi là bề mặt tiếp tục nằm dưới mực nước biển ở trạng thái tĩnh lặng.
Hệ tọa độ địa lý được sử dụng trong trắc địa mô tả vị trí của một điểm trong không gian với ba giá trị. Định nghĩa của kinh độ địa lý trùng với đường trắc địa, vì kinh tuyến số 0, được gọi là kinh tuyến Greenwich, cũng sẽ là điểm tham chiếu. Nó đi qua đài quan sát cùng tên ở thành phố London. Vĩ độ địa lý được xác định từ đường xích đạo được vẽ trên bề mặt của geoid.
Độ cao trong hệ tọa độ địa phương được sử dụng trong ngành trắc địa được đo từ mực nước biển ở trạng thái tĩnh lặng. Trên lãnh thổ của Nga và các nước thuộc Liên minh cũđiểm đánh dấu để xác định độ cao là chân cầu Kronstadt. Nó nằm ở ngang biển B altic.
Tọa độ cực
Hệ tọa độ cực được sử dụng trong trắc địa có các sắc thái khác của phép đo. Nó được sử dụng trong các khu vực địa hình nhỏ để xác định vị trí tương đối của một điểm. Điểm tham chiếu có thể là bất kỳ đối tượng nào được đánh dấu là nguồn. Do đó, sử dụng tọa độ cực, không thể xác định vị trí rõ ràng của một điểm trên lãnh thổ địa cầu.
Tọa độ cực được xác định bởi hai giá trị: góc và khoảng cách. Góc được đo từ hướng bắc của kinh tuyến đến một điểm nhất định, xác định vị trí của nó trong không gian. Nhưng một góc sẽ không đủ, vì vậy một véc tơ bán kính được đưa vào - khoảng cách từ điểm đứng đến đối tượng mong muốn. Với hai tham số này, bạn có thể xác định vị trí của điểm trong hệ thống cục bộ.
Thông thường, hệ tọa độ này được sử dụng cho công việc kỹ thuật được thực hiện trên một diện tích đất nhỏ.
Tọa độ hình chữ nhật
Hệ tọa độ hình chữ nhật được sử dụng trong trắc địa cũng được sử dụng trong các khu vực nhỏ của địa hình. Phần tử chính của hệ thống là trục tọa độ mà từ đó tham chiếu được thực hiện. Tọa độ điểm được tìm thấy dưới dạng chiều dài của các đường vuông góc được vẽ từ abscissa và sắp xếp các trục đến điểm mong muốn.
Hướng bắc của trục X và hướng đông của trục Y được coi là dương, trong khi hướng nam và tây được coi là âm. Tùy thuộc vào các dấu hiệu và phần tư, chúng xác định vị trí của một điểm trong không gian.
Tọa độ Gauss-Kruger
Hệ thống địa đới tọa độ Gauss-Kruger tương tự như hệ thống hình chữ nhật. Sự khác biệt là nó có thể được áp dụng cho toàn bộ khu vực trên toàn cầu, không chỉ cho các khu vực nhỏ.
Trên thực tế, tọa độ hình chữ nhật của vùng Gauss-Kruger là hình chiếu của quả địa cầu lên một mặt phẳng. Nó xuất hiện với mục đích thực tế là mô tả các khu vực rộng lớn của Trái đất trên giấy. Chuyển biến méo được coi là không đáng kể.
Theo hệ thống này, địa cầu được chia theo kinh độ thành các vùng sáu độ với kinh tuyến trục ở giữa. Đường xích đạo nằm ở trung tâm dọc theo một đường ngang. Tổng cộng có 60 khu như vậy.
số khu vực.
Giá trị trục X ở Nga thường là dương, trong khi giá trị Y có thể âm. Để tránh dấu trừ trong các giá trị của trục abscissa, kinh tuyến trục của mỗi khu vực có điều kiện di chuyển 500 mét về phía tây. Sau đó, tất cả các tọa độ trở thànhtích cực.
Hệ tọa độ do Gauss đề xuất càng tốt và được Krueger tính toán bằng toán học vào giữa thế kỷ XX. Kể từ đó, nó đã được sử dụng trong ngành trắc địa như một trong những ngành chính.
Hệ thống chiều cao
Hệ thống tọa độ và độ cao được sử dụng trong trắc địa được sử dụng để xác định chính xác vị trí của một điểm trên Trái đất. Độ cao tuyệt đối được đo từ mực nước biển hoặc bề mặt khác được lấy làm gốc. Ngoài ra, còn có chiều cao tương đối. Phần sau được tính là phần vượt quá từ điểm mong muốn đến bất kỳ điểm nào khác. Chúng thuận tiện để sử dụng để làm việc trong hệ tọa độ địa phương nhằm đơn giản hóa quá trình xử lý kết quả tiếp theo.
Ứng dụng của hệ tọa độ trong trắc địa
Ngoài hệ thống trên, còn có các hệ tọa độ khác được sử dụng trong trắc địa. Mỗi người trong số họ có những ưu và nhược điểm riêng. Ngoài ra còn có các lĩnh vực công việc của riêng họ mà phương pháp này hoặc phương pháp xác định vị trí có liên quan.
Mục đích của công việc là xác định hệ tọa độ nào được sử dụng trong đo đạc được sử dụng tốt nhất. Đối với công việc ở những khu vực nhỏ, việc sử dụng các hệ tọa độ cực và hình chữ nhật sẽ rất tiện lợi và để giải quyết các vấn đề quy mô lớn, cần có các hệ thống cho phép bao phủ toàn bộ lãnh thổ của bề mặt trái đất.
