Ellipsoid là một khái niệm đã quá quen thuộc đối với các kỹ sư, người nghiên cứu lĩnh vực trắc địa. Tuy nhiên, không phải bất cứ ai cũng hiểu rõ về Ellipsoid và các tính chất cụ thể của Ellipsoid. Bài viết sau đây Đất Hợp sẽ giúp bạn đọc hiểu được thêm về Ellipsoid, tính chất Ellipsoid, cũng như những mặt Ellipsoid đã và đang được sử dụng tại Việt Nam.

Ellipsoid là gì? Tính chất của Ellipsoid

– Ellipsoid là gì?

Mặc dù mặt Geoid thích hợp để làm cơ sở so sánh giá trị độ cao của các điểm trên mặt đất. Tuy nhiên, hình dạng của mặt Geoid lại phức tạp, chỉ có những chuỗi khai triển hàm vô tận mới có thể mô tả nó một cách chính xác. Vì vậy không thể được sử dụng để làm mặt quy chiếu biểu diễn mặt đất tự nhiên ở dạng bản đồ. Cũng vì thế, người ta cần một mặt quy chiếu khác để thuận lợi hơn cho việc giải các bài toán trắc địa, đó chính là Ellipsoid.

Mặt toán học Ellipsoid được thay thế cho mặt Geoid trong tính toán trắc địa, là một mặt bầu dục tròn xoay quanh bán trục ngắn của Trái Đất và hơi dẹt về phía hai cực, có hình dạng rất tương đồng với mặt Geoid.

Mặt Ellipsoid được chọn làm mặt quy chiếu tọa độ cho các điểm trên mặt đất với đặc trưng bởi bán trục lớn a, bán trục lớn b và độ dẹt f (với f=(a-b)/a).

Ellipsoid là gì? Tính chất của Ellipsoid

Mặt Ellipsoid có hình dạng rất tương đồng với mặt Geoid và đặc trưng bởi bán trục lớn a, bán trục nhỏ b và độ dẹt f.

Bên cạnh đó, việc xác định Ellipsoid một cách chính xác thông qua các phương pháp trắc địa đòi hỏi phải sở hữu số liệu đo đạc với một mật độ lớn trên khắp bề mặt của Trái đất. Đặc biệt đối với các vùng đại dương, vùng Bắc cực hay Nam cực thì công việc này lại càng trở nên khó khăn hơn. Không những vậy, trong lĩnh vực thành lập bản đồ địa hình, mỗi quốc gia đều có vị trí khác nhau trên Trái đất, do đó việc sử dụng chung một hệ quy chiếu Ellipsoid có thể làm biến dạng và giảm độ chính xác. Vì vậy, mỗi quốc gia sử dụng số liệu đo đạc của mình để xây dựng mặt Ellipsoid riêng được gọi là Ellipsoid cục bộ hay Ellipsoid tham khảo.

– Tính chất của mặt Ellipsoid

Mặt Ellipsoid và mặt Geoid không trùng nhau, nên phương của pháp tuyến và phương của dây dọi không trùng nhau. Khi lấy phương của pháp tuyến làm chuẩn, đồng thời sử dụng phương pháp trọng lực trắc địa, ta sẽ xác định được độ chênh lệch giữa chúng, độ lệch này được gọi là độ lệch dây dọi.

  • Ellipsoid có tâm trùng với trọng tâm của Trái Đất.
  • Ellipsoid có thể tích bằng với thể tích Geoid.
  • Ellipsoid có khối lượng bằng với khối lượng thực của Trái Đất.
  • Mặt phẳng xích đạo của Ellipsoid trùng với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất.
  • Tổng bình phương các độ lệch giữa mặt Ellipsoid và mặt Geoid là nhỏ nhất ([h2]=min).
  • Tại mọi điểm trên mặt đất, phương của pháp tuyến luôn vuông góc với mặt Ellipsoid.
  • Theo phương dây dọi, tại mọi điểm không vuông góc với Ellipsoid mà lệch đi một góc ε thì được gọi là độ lệch dây dọi.

– Đặc tính hình học và vật lý của Ellipsoid

Ellipsoid có đặc tính hình học và vật lý như sau:

  • Đặc tính hình học của Ellipsoid: Mặt Ellipsoid là một mặt toán học có phương trình để biểu diễn, mọi tính toán trắc địa đều được thực hiện dựa trên mặt này.
  • Đặc tính vật lý của Ellipsoid: Tại mọi điểm trên mặt đất, phương của pháp tuyến luôn vuông góc với mặt Ellipsoid.

Một số Ellipsoid được sử dụng tại Việt Nam

Tại Việt Nam, số liệu Ellipsoid chung của Krasovski đã được sử dụng tại miền Bắc vào năm 1975 và khu vực miền Nam sử dụng số liệu Ellipsoid của Everest. Hiện nay, dựa trên cơ sở số liệu Ellipsoid WGS-84, cùng với đó là số liệu đo đạc của mình, Việt Nam ta đã xây dựng Ellipsoid thực dụng riêng. Đây cũng chính là cơ sở toán học cho hệ tọa độ VN-2000 mới sau này, được sử dụng thay thế cho hệ tọa độ HN-72 trước đây.

Sau đây là quá trình sử dụng Ellipsoid tại Việt Nam:

Bảng 1. Một số Ellipsoid được sử dụng tại Việt Nam.

STT Tác giả Nước Năm Bán kính lớn a (m) Bán kính nhỏ b (m) Độ dẹt
1 Everest Anh 1930 6377276 6356075 1:300.8
2 Clark Anh 1880 6378249 6356515 1:293.5
3 Krasovski Nga 1940 6378245 6356863 1:298.3
4 WGS-84 Mỹ 1984 6378137 6356752.3 1:298.257

Hy vọng rằng, bài viết này đã cung cấp những thông tin hữu ích về Ellipsoid và tính chất, đặc tính của Ellipsoid trong ngành trắc địa. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào về Ellipsoid, cũng như những thông tin khác trong ngành trắc địa, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125, chúng tôi luôn sẵn lòng hỗ trợ!

>>> Xem thêm: Vì sao Việt Nam phải chuyển đổi từ hệ tọa độ, hệ quy chiếu HN-72 sang VN-2000?