Bản đồ UTM là gì? Công dụng UTM là gì?

Bản đồ UTM là gì?

“UTM” là viết tắt của cụm từ “Universal Trasverse Mercator” hay “Universal Trasverse Mercator” là từ Tiếng Anh .Theo từ điển Anh – Việt có nghĩa là “Phép chiếu hình trụ ngang đồng góc” hay Phép chiếu bản đồ UTM. Phép chiếu UTM được dùng để đo các thông số, hình dạng, cấu trúc của trái đất.

Phép chiếu bản đồ UTM (Universal Transverse Mercator) là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc và được thực hiện như sau:

– Chia trái đất thành 60 múi bởi các đường kinh tuyến cách nhau 6°, đánh số thứ tự các múi từ 1 đến 60 bắt đầu từ kinh tuyến gốc, ngược chiều kim đồng và khép về kinh tuyến.
gốc.

– Dựng hình trụ ngang cắt mặt cầu trái đất theo hai đường cong đối xứng với nhau qua kinh tuyến giữa múi và có tỷ lệ chiếu k = 1 (không bị biến dạng chiều dài). Kinh tuyến trục nằm ngoài mặt trụ có tỷ lệ chiếu k = 0.9996.

– Dùng tâm trái đất làm tâm chiếu, lần lượt chiếu từng múi lên mặt trụ theo nguyên lý của phép chiếu xuyên tâm. Sau khi chiếu, khai triển mặt trụ thành mặt phẳng.

Phép chiếu UTM có ưu điểm là độ biến dạng được phân bố đều và có trị số nhỏ; mặt khác hiện nay để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ chung trong khu vực và thế giới Việt Nam đã sử dụng lưới chiếu này trong hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 thay cho phép chiếu Gauss-Kruger trong hệ tọa độ cũ HN-72.

Công dụng UTM là gì?

Kể từ khi công nghệ GPS được dân sự hóa thì những ứng dụng trong kỹ thuật thi công cũng được cải thiện đáng kể; ở bài viết trước bạn đọc đã biết GPS là gì rồi, nội dung ngắn dưới đây là khái niệm UTM. Như vậy có thể thấy phép chiếu UTM hay bản đồ UTM chỉ là cách gọi lái đi của thuật ngữ chuyên môn có tên đầy đủ “Phép chiếu hình trụ.

Giống như mọi sự vật trên trái đất, địa cầu của chúng ta cũng có những cấu trúc, hình dáng, thông số khác nhau và để “hiểu” chúng buộc chúng ta cần phải có những phương pháp tiếp cận, nghiên cứu, đo đạc cụ thể.Universal Trasverse Mercator – UTM ra đời giúp thực hiện điều này một cách chính xác, khoa học và toàn diện hơn.

Các tính năng chính của UTM

Khi nói đến hệ tọa độ UTM, chúng ta đang đề cập đến một hệ thống dựa trên phép chiếu bản đồ có đơn vị là mét ở mực nước biển. Trong số các đặc điểm chính, chúng tôi nhận thấy rằng nó là một hình chiếu trụ. Điều này có nghĩa là nó được chiếu trên toàn bộ địa cầu trên một bề mặt hình trụ. Nó cũng là một phép chiếu ngang. Trục của hình trụ trùng với trục xích đạo. Vì vậy, giá trị của các góc được duy trì để thiết lập độ chính xác tốt hơn khi tính toán vị trí và khoảng cách.

Những ưu điểm mà hệ thống này có so với những hệ thống khác là:

• Các đường ngang và đường kinh tuyến được biểu thị bằng các đường tạo thành lưới. Bằng cách này, đạt được độ chính xác tốt hơn khi tính toán khoảng cách hoặc xem vị trí của một điểm nhất định trên bản đồ.
• Khoảng cách dễ đo hơn nhiều hơn với một hệ tọa độ khác.
• Hình dạng của địa mạo được giữ nguyên cho các khu vực nhỏ hơn. Đây là cách chúng ta có thể biết khu vực giải tỏa và dạng địa hình tồn tại trong một lãnh thổ.
• Vòng bi và hướng dễ dàng đánh dấu. Nhờ các tọa độ này, con người có thể thiết lập các tuyến đường khác nhau, cả đường biển và đường hàng không.

Nhưng như bạn có thể mong đợi, tất cả các hệ thống đều có một số nhược điểm. Hãy xem những nhược điểm khác nhau của tọa độ UTM là gì:

• Khoảng cách thường được mở rộng khi chúng ta di chuyển khỏi điểm tiếp tuyến của hình cầu và hình trụ. Khoảng cách này theo phương vuông góc với hình trụ.
• Việc đào tạo như vậy quan trọng hơn nhiều ở các vĩ độ cao. Do đó, chúng ta thấy rằng toa giảm dần khi chúng ta đi đến các vĩ độ cao hơn.
• Ở các vĩ độ khác nhau không theo một tỷ lệ cố định giữa các bề mặt.
• Các vùng cực không được đại diện. Hãy nhớ rằng những khu vực này cũng quan trọng đối với các khu vực khác nhau

Tọa độ và khu vực UTM

Để giải quyết toàn bộ vấn đề về sự biến dạng của phép chiếu của bản đồ tọa độ UTM, trục xoay được đưa vào để phân chia bề mặt trái đất. Toàn bộ bề mặt được chia thành 60 trục xoay hoặc khu vực 6 độ theo kinh độ, dẫn đến 60 hình chiếu bằng nhau với kinh tuyến trung tâm tương ứng của chúng. Chúng tôi đang cố gắng chia mỗi trục quay như thể nó là một đoạn của quả cam.

Để thiết lập sự phân chia các trục chính tốt hơn, được đánh số từ 1 đến 60 bắt đầu từ kinh tuyến Greenwich do phía đông. Mỗi người trong số họ được chia thành các khu vực khác nhau được đặt tên bằng một chữ cái viết hoa. Đi theo hướng từ nam lên bắc và bắt đầu bằng chữ C và kết thúc bằng chữ X. Để không bị nhầm lẫn, không có nguyên âm và các chữ cái của tôi có thể bị nhầm lẫn với một số.

Mỗi vùng tọa độ UTM được thể hiện tốt bằng một số vùng và một ký tự vùng. Khu vực này được tạo thành từ các vùng hình chữ nhật với khoảng cách 100 km mỗi cạnh. Giá trị của các tọa độ này luôn dương để không gây nhầm lẫn cho người đọc. Các trục Descartes X và Y được thiết lập trên trục xoay, trục X là đường xích đạo và trục Y là kinh tuyến.

Chúng tôi sẽ đặt một ví dụ về tọa độ UTM của vị trí của Hội đồng thành phố A Coruña. Đó là 29T 548929 4801142, trong đó 29 chỉ vùng UTM, T dải UTM, số đầu tiên (548929) là khoảng cách tính bằng mét về phía Đông và số thứ hai (4801142) là khoảng cách tính bằng mét về phía Bắc. Hệ tọa độ địa lý này được sử dụng phổ biến để chỉ bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất. Đây là cách bạn có thể dễ dàng xác định vị trí bất kỳ khu vực nào trên hành tinh. Nhờ hệ tọa độ này các giá trị có thể được nhập vào các chương trình máy tính khác nhau để thiết lập các phép đo một cách chính xác.

Phép chiếu tọa độ UTM

Các hình chiếu dùng để biểu diễn một vật thể trên mặt phẳng. Ở đây cũng vậy, việc sử dụng được thực hiện bằng hình học và trục Descartes. Mỗi mục đích sử dụng có kinh độ là 6 độ và có kinh tuyến trung tâm ở kinh độ 3 độ chia nó thành hai phần bằng nhau và được sử dụng cho phép chiếu UTM. Để có độ chính xác cao hơn, chúng ta biết rằng mỗi khu vực được chia theo điểm gốc song song trong Xích đạo. Sự song song với điểm gốc chia nó thành hai phần bằng nhau theo các bán cầu. Chúng tôi biết rằng hành tinh chúng ta có bán cầu bắc và bán cầu nam bị chia cắt bởi đường xích đạo.

Kinh tuyến trung tâm này và Xích đạo là những kinh tuyến thiết lập hai trục Descartes trong trục quay để định vị một điểm trên toàn bộ bề mặt của nó. Nếu chúng ta muốn hình dung tất cả những điều này từ một mặt phẳng, chúng ta thấy rằng kinh tuyến trung tâm của khu vực là trục X trong khi Xích đạo là trục Y. Do đó, trục X sẽ có điểm gốc ở kinh tuyến trung tâm của khu vực và có giá trị là 500000. Giá trị này giảm khi chúng ta đi về phía tây và tăng lên khi chúng ta đi về phía đông. Bằng cách này, các giá trị này đã được thiết lập để có thể luôn có giá trị dương của trục X.

Trục Y có nguồn gốc từ Ecuador nhưng nó hoạt động theo một cách cụ thể. Không giống như các trục khác, ở bán cầu bắc của Xích đạo, nó sẽ có giá trị 0 tăng về phía bắc cho đến khi nó đạt đến giá trị 10000000 tại Bắc Cực. Mặt khác, bán cầu nam sẽ có giá trị 10000000 và nó sẽ phát triển về phía nam cho đến khi đạt đến giá trị 0 ở cực nam. Các giá trị này đã được đặt như thế này để luôn có giá trị trục Y dương.

Các hệ tọa độ của bản đồ

Hệ tọa độ địa lý

Hệ tọa độ địa lý của quả đất được tạo nên bởi mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc.

• Mặt phẳng kinh tuyến là mặt phẳng chứa trục quay của quả đất.
• Mặt phẳng kinh tuyến gốc là mặt phẳng kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich (thủ đô Luân Đôn nước Anh).
• Kinh tuyến là giao tuyến giữa mặt phẳng kinh tuyến với bề mặt quả đất, tính từ cực Bắc đến cực Nam. Kinh tuyến gốc là kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich (thủ đô Luân Đôn nước Anh).
• Mặt phẳng vĩ tuyến là mặt phẳng vuông góc với trục quay của quả đất.
• Mặt phẳng xích đạo là mặt phẳng vĩ tuyến chứa tâm của quả đất.
• Vĩ tuyến là giao tuyến giữa mặt phẳng vĩ tuyến và bề mặt quả đất.
• Xích đạo là vĩ tuyến chứa tâm của quả đất. Xích đạo có độ dài lớn nhất

Hệ tọa độ vuông góc phẳng

Hệ tọa độ này được xây dựng trên mặt phẳng múi chiếu 6 độ của phép chiếu hình Gauss, trong đó nhận hình chiếu của kinh tuyến giữa múi làm trục X hình chiếu của xích đạo làm trục Y.

Hệ tọa độ vuông góc UTM

Trong phép chiếu hình UTM, hình chiếu của kinh tuyến giữa và xích đạo là hai đường thẳng vuông góc với nhau và được chọn làm trục tọa độ. Đặc điểm của hệ trục tọa độ được mô tả trên hình vẽ (2). Toạ độ UTM của điểm M được xác định bởi tung độ N (North) và hoành độ E (East). Cũng như trong quy định trong phép chiếu hình Gauss trị số EMđược tính từ trục ON cách kinh luyến giữa 500km về phía Tây, nghĩa là EM = E’+ 500km.Trước năm 1975, quân đội Mỹ sử dụng hệ tọa độ UTM với số liệu Elipxoit của Everest để thành lập bản đồ địa hình cho khu vực miền Nam nước ta. Do đó khi sử dụng các bản đồ này để cho thống nhất cần phải tính chuyển tọa độ UTM (E và N) sang hệ tọa độ Gauss- Kruger (X và Y).

Hệ tọa độ HN-72

Hệ tọa độ được truyền tới Việt Nam thông qua lưới tọa độ quốc gia Trung Quốc. Năm 1972 Chính phủ đã quyết định công bố Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia nói trên là Hệ Hà Nội – 72 (viết tắt là HN – 72) để sử dụng thống nhất trong cả nước. Hệ quy chiếu được chọn là hệ thống chung cho các nước xã hội chủ nghĩa với Elipxoit Kraxôpsky, có các yếu tố chính:

– Bán trục lớn a = 6.378.425,000 m

– Độ dẹt k = 1:298,3

– Điểm gốc tại Đài Thiên văn Pun Kô vơ (Liên Xô cũ)

– Lưới chiếu tọa độ thẳng Gauss – Kruger.

Hệ tọa độ VN-2000

Cho đến nay, HN – 72 không đáp ứng được nhu cầu kỹ thuật mà thực tế đòi hỏi.Vì vậy, thực tế đòi hỏi phải có một hệ quy chiếu phù hợp hơn thống nhất trên toàn quốc Các nhà khoa học ngành Đo đạc – Bản đồ đã nghiên cứu, thực hiện công trình nói trên, Thủ tướng Chính phủ đã quyết định Quyết định số 83/2.000/QĐ-TTG ngày 12 tháng 7 năm 2.000 đưa Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN – 2.000 vào sử dụng thống nhất trên toàn quốc. VN – 2.000 có các yếu tố chính sau:

• Elipxoil quy chiếu: WGS toàn cần có kích thước:

Bán trục lớn a = 6.378.137,000m

Độ dẹt α = 298,257223563

• Điểm gốc tọa độ quốc gia: Điểm này đặt trong khuôn viên Viện Nghiên cứu địa chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.
• Lưới chiếu tọa độ phẳng: Lưới chiếu UTM quốc tế
• Chia múi và phân mảnh hệ thống bản đồ cơ bản: theo hệ thống UTM quốc tế, danh pháp tờ bản đồ theo hệ thống hiện hành có chú thích danh pháp quốc tế.

********************