Hướng dẫn xác định hệ tọa độ địa diện chân trời chuẩn nhất

Hệ tọa độ địa diện chân trời là một hệ tọa độ ba chiều được sử dụng phổ biến trong trắc địa và thiên văn học để xác định vị trí của các điểm hoặc vật thể trong không gian ba chiều, đặc biệt là trong phạm vi quan sát từ một điểm cụ thể trên bề mặt Trái Đất. Hệ tọa độ này dựa trên vị trí của người quan sát và hướng nhìn, giúp mô tả chính xác vị trí tương đối của các đối tượng trong không gian và công cụ hỗ trợ như máy định vị 2 tần số RTK. . Việt Thanh sẽ hướng dẫn xác định hệ tọa độ địa diện chân trời.

Cách xác định hệ tọa độ địa diện chân trời

Hệ tọa độ địa diện chân trời (còn gọi là hệ tọa độ Alt-Azimuth) xác định vị trí của một điểm dựa trên ba thành phần chính:

Trục X (Hướng Đông): Hướng về phía Đông từ điểm quan sát.
Trục Y (Hướng Bắc): Hướng về phía Bắc từ điểm quan sát.
Trục Z (Hướng thẳng đứng): Hướng thẳng đứng từ điểm quan sát lên thiên đỉnh.

Điểm gốc của hệ tọa độ này là vị trí của người quan sát, và các trục được định hướng dựa trên hướng nhìn và phương thẳng đứng tại điểm đó.

Để xác định hệ tọa độ địa diện chân trời của một điểm hay một vật thể trên bầu trời (hoặc trên mặt đất theo phương quan sát), bạn cần có 2 thông tin chính: góc phương vị (Azimuth) và góc cao (Altitude). Dưới đây là các bước cụ thể để xác định hai đại lượng này:

Bước 1: Xác định vị trí người quan sát

Đầu tiên, bạn cần biết tọa độ địa lý (vĩ độ và kinh độ) của điểm đứng quan sát. Vị trí này là gốc của hệ tọa độ địa diện chân trời và tất cả các giá trị góc sẽ được tính từ đây. Có thể sử dụng GPS hoặc bản đồ địa lý để xác định tọa độ của bạn.

Bước 2: Xác định phương hướng Bắc

Từ vị trí đứng, bạn xác định hướng chính Bắc (có thể dùng la bàn hoặc các ứng dụng định hướng). Hướng Bắc là mốc để tính góc phương vị, theo chiều kim đồng hồ.

Bước 3: Xác định góc phương vị (Azimuth – A)

Góc phương vị là góc giữa hướng Bắc và phương từ người quan sát đến vật thể đang xét, đo theo chiều kim đồng hồ trên mặt phẳng nằm ngang.

0° là hướng chính Bắc
90° là hướng Đông
180° là hướng Nam
270° là hướng Tây

Để xác định chính xác góc phương vị, bạn có thể dùng các thiết bị đo góc hoặc phần mềm thiên văn (như Stellarium, SkySafari…).

Bước 4: Xác định góc cao (Altitude – h)

Góc cao là góc giữa phương nhìn từ người quan sát đến vật thể và mặt phẳng nằm ngang đi qua mắt người đó.

Nếu vật thể nằm ngang tầm mắt → góc cao là 0°
Nếu vật thể ở ngay trên đỉnh đầu → góc cao là +90°
Nếu vật thể nằm dưới đường chân trời → góc cao là âm (ví dụ: -10°)

Có thể dùng các thiết bị đo độ nghiêng, hoặc ống ngắm có chia độ để xác định chính xác giá trị này.

Bước 5: Ghi nhận kết quả

Sau khi xác định được Azimuth (A) và Altitude (h), bạn có thể ghi lại theo dạng:
Tọa độ địa diện chân trời của vật thể là (A, h).

Ví dụ: Một ngôi sao có phương vị 120° và góc cao 45°, nghĩa là nó đang nằm ở phía Đông Nam và cao 45° so với chân trời tại thời điểm và vị trí bạn đang quan sát.

Trong công tác đo đạc thực địa, việc xác định hệ tọa độ địa diện chân trời giúp kỹ sư nắm rõ vị trí tương đối của các điểm theo phương ngang và chiều cao từ vị trí người quan sát. Với Máy GNSS RTK Hi-Target V500, quá trình này trở nên cực kỳ chính xác và nhanh chóng. Thiết bị hỗ trợ thu nhận tín hiệu vệ tinh ổn định và cho phép xác định góc phương vị và góc cao của điểm đo dựa trên dữ liệu vị trí theo thời gian thực.

>>>Xem thêm: Lỗi bay bản đồ khi reference do sai hệ tọa độ là gì? Nguyên nhân và cách khắc phục

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

Độ cao (Altitude)

Độ cao là góc giữa đường chân trời và vật thể được quan sát, đo theo phương thẳng đứng. Độ cao có giá trị từ -90° đến +90°:

0°: Vật thể nằm trên đường chân trời.
+90°: Vật thể nằm ngay trên đỉnh đầu (thiên đỉnh).
-90°: Vật thể nằm ngay dưới chân (thiên để).

Góc phương vị (Azimuth)

Góc phương vị là góc giữa hướng Bắc và hướng tới vật thể được quan sát, đo theo mặt phẳng ngang. Góc phương vị có giá trị từ 0° đến 360°:

0°: Hướng Bắc.
90°: Hướng Đông.
180°: Hướng Nam.
270°: Hướng Tây.

>>>Xem thêm: Cách đưa bản vẽ CAD về đúng tọa độ: Hướng dẫn chi tiết, dễ hiểu

Khi làm việc tại hiện trường, việc đo nhanh tọa độ góc phương vị và góc cao là rất quan trọng để phục vụ lập bản đồ 3D hoặc xác định vị trí tương đối của các điểm khảo sát. Máy GNSS RTK Hi-Target V200 hỗ trợ người dùng xác định hệ tọa độ địa diện chân trời thông qua khả năng định vị chính xác cao và tốc độ xử lý dữ liệu nhanh chóng.

Ưu điểm và hạn chế của hệ tọa độ địa diện chân trời

Ưu điểm

Dễ hiểu và trực quan: Hệ tọa độ địa diện chân trời dựa trên vị trí và hướng nhìn của người quan sát, giúp mô tả vị trí của các vật thể một cách trực quan.
Ứng dụng rộng rãi: Được sử dụng phổ biến trong thiên văn học để mô tả vị trí của các thiên thể như Mặt Trời, Mặt Trăng, các hành tinh và ngôi sao.

Hạn chế

Phụ thuộc vào vị trí người quan sát: Vị trí của vật thể trong hệ tọa độ này thay đổi theo vị trí của người quan sát, khiến việc so sánh giữa các quan sát từ các vị trí khác nhau trở nên phức tạp.
Không phù hợp cho các phép đo chính xác cao: Do phụ thuộc vào vị trí và hướng nhìn của người quan sát, hệ tọa độ này không thích hợp cho các phép đo yêu cầu độ chính xác cao trong trắc địa.

Ứng dụng trong thực tế của hệ tọa độ địa diện chân trời

Thiên văn học

Hệ tọa độ địa diện chân trời được sử dụng để mô tả vị trí của các thiên thể trên bầu trời từ vị trí của người quan sát. Điều này giúp các nhà thiên văn xác định thời điểm và vị trí tốt nhất để quan sát các hiện tượng thiên văn như nhật thực, nguyệt thực, và sự xuất hiện của các hành tinh.

Trắc địa và xây dựng

Trong trắc địa, hệ tọa độ địa diện chân trời được sử dụng để xác định vị trí tương đối của các điểm trên mặt đất, đặc biệt trong các khu vực có địa hình phức tạp hoặc khi cần xác định vị trí từ một điểm quan sát cụ thể. Trong xây dựng, hệ tọa độ này hỗ trợ việc định hướng và xác định vị trí của các cấu trúc và công trình.

Hệ thống định vị và dẫn đường

Hệ tọa độ địa diện chân trời được tích hợp trong các hệ thống định vị và dẫn đường, giúp xác định hướng và góc nâng của các vật thể hoặc phương tiện di chuyển, hỗ trợ trong việc điều hướng và kiểm soát hướng di chuyển.

So sánh với các hệ tọa độ khác

Khi so sánh hệ tọa độ địa diện chân trời với các hệ tọa độ phổ biến khác như hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ địa tâm, ta có thể thấy mỗi hệ đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tùy vào mục đích sử dụng.

Hệ tọa độ địa diện chân trời có đặc điểm nổi bật là dựa trên vị trí và hướng nhìn cụ thể của người quan sát. Ưu điểm lớn nhất của hệ tọa độ này là tính trực quan và dễ hiểu, đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như thiên văn học và dẫn đường cá nhân. Tuy nhiên, một trong những hạn chế đáng kể là hệ tọa độ này phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí và thời điểm quan sát. Điều này khiến cùng một vật thể có thể có các giá trị tọa độ khác nhau khi quan sát từ những vị trí hoặc thời điểm khác nhau.

Hệ tọa độ địa diện chân trời là một công cụ hữu ích trong việc mô tả vị trí của các vật thể trong không gian từ góc nhìn của người quan sát. Với tính trực quan và dễ hiểu, hệ tọa độ này được ứng dụng rộng rãi trong thiên văn học, trắc địa, xây dựng và các hệ thống định vị. Tuy nhiên, do phụ thuộc vào vị trí và hướng nhìn của người quan sát, hệ tọa độ này có những hạn chế nhất định trong việc áp dụng cho các phép đo yêu cầu độ chính xác cao.

Hãy liên hệ với Việt Thanh Group để biết tham khảo thêm các dịch vụ cho thuê thiết bị đo đạc, đảm bảo công việc đo đạc của mình luôn đạt hiệu quả cao nhất.