Nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản hiện nay

Trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng bản đồ địa lý, việc hiểu rõ về các phép chiếu bản đồ là điều vô cùng cần thiết. Bởi chúng sẽ giúp người dùng nắm được các thông tin không gian ba chiều của Trái Đất lên mặt phẳng hai chiều với những sai số nhất định. Cùng Việt Thanh Group tìm hiểu chi tiết nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản hiện nay và ứng dụng cụ thể nhé.

Khái niệm về phép chiếu bản đồ

Nắm được khái hiện phép chiếu bản đồ sẽ giúp người dùng dễ dàng hình dung ra được nguyên lý các phép chiếu bản đồ. Phép chiếu bản đồ là quá trình chuyển đổi các điểm trên bề mặt của một hình cầu (Trái Đất) lên mặt phẳng (bản đồ) bằng cách sử dụng các kỹ thuật toán học và hình học. Mỗi loại phép chiếu đều có những nguyên lý, đặc điểm riêng biệt và phù hợp với những mục đích khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu về độ chính xác và thông tin mà bản đồ cần thể hiện.

Phân loại các phép chiếu bản đồ

Có rất nhiều loại phép chiếu bản đồ khác nhau, nhưng trên thực tế hiện nay các phép chiếu chính đang được sử dụng thường xuyên bao gồm:

Phép chiếu bản đồ hình trụ

Phép chiếu hình trụ là một trong những loại phép chiếu phổ biến nhất. Để thực hiện phép chiếu này, người ta “quấn” một hình trụ xung quanh hình cầu Trái Đất. Mọi điểm trên bề mặt Trái Đất sẽ được chiếu lên mặt phẳng của hình trụ. Lúc này lưới chiếu hình trụ xuất hiện. Khi bề mặt hình trụ được cắt theo 2 vĩ tuyến hoặc tiếp xúc với mặt phẳng Elipxoit sẽ tạo nên các đặc điểm của lưới chiếu hình trụ bao gồm:

Những đường thẳng đứng và song song là đường kinh tuyến. Đường vĩ tuyến là các đường vuông góc với kinh tuyến.
Không xuất hiện tình trạng biến dạng chiều dọc theo vĩ tuyến hoặc xích đạo. Độ biến dạng càng lớn khi càng đi về hai cực. Một ví dụ tiêu biểu cho loại phép chiếu này là phép chiếu Mercator. Phép chiếu Mercator nổi bật với ưu điểm là giữ nguyên các góc và hình dạng của các khu vực, mặc dù điều này dẫn đến việc làm biến dạng kích thước, đặc biệt là ở các vùng gần các cực.
Phép chiếu này thường được ứng dụng nhiều trong hàng hải hoặc hàng không để tạo ra những bản đồ định hướng chính xác với sự hỗ trợ của máy GNSS RTK như máy GNSS RTK Hi-Target V500, máy GNSS RTK Hi-Target V200…

Phép chiếu hình nón

Như tên gọi của nó, phép chiếu hình nón là phép chiếu mà người ta sử dụng một hình nón để chiếu hình cầu. Lưới chiếu hình nón hình thành. Những đặc điểm của phép chiếu hình nón có thể kể đến như:

Đường kinh tuyến là các đường thẳng giao nhau ở đỉnh của hình nón. Đường vĩ tuyến được quy ước là các cung tròn đồng tâm ở đỉnh hình nón.
Tỉ lệ biến dạng của các điểm tiếp xúc nằm trên vĩ tuyến là 1. Các giá trị đại lượng chiếu hình khác có giá trị tăng dần khi về đến điểm tiếp xúc vĩ tuyến và giảm dần khi vào bên trong của hai vĩ tuyến giao nhau.
Phép chiếu này phù hợp với các khu vực có chiều dài lớn theo hướng Đông – Tây hoặc dùng trong thiết kế bản đồ vĩ độ trung bình. Một ví dụ điển hình là phép chiếu Albers, cho phép thể hiện những khu vực rộng lớn một cách chính xác hơn, thường được dùng cho các bản đồ diện tích.

Phép chiếu phương vị

Phép chiếu phương vị là phương pháp thể hiện mạng lưới kinh, vĩ tuyến của mặt cầu lên mặt phẳng. Lúc này chúng ta cũng thu được lưới chiếu phương vị. Các đặc điểm của lưới chiếu phương vị bao gồm:

Kinh tuyến được quy ước là các đường thẳng giao nhau tại điểm cực. Vĩ tuyến là các đường tròn có tâm là cực của trái đất.
Tại các điểm tiếp xúc không xuất hiện biến dạng chiếu hình. Tỷ lệ biến dạng chiếu hình tỉ lệ thuận với khoảng cách điểm tiếp xúc.
Phép chiếu phương vị thường được các chuyên gia dùng để thiết kế bản đồ khu vực vùng cực địa cầu hoặc bản đồ địa chính.

Phép chiếu đồng diện tích

Với phép chiếu bản đồ này, không có sai số về diện tích ở lưới chiếu. Có nghĩa là bất kỳ điểm trên bản đồ thì diện tích đều bằng nhau (P – l). Các ô lưới kinh tuyến và vĩ tuyến trên bản đồ luôn luôn có tỷ lệ diện tích tương đương với kinh, vĩ tuyến thực.

Do độ biến dạng góc lớn nên sai số tăng dần theo tỷ lệ bản đồ. Ngoài ra, phép chiếu đồng diện tích có sai số lớn về góc.

Nguyên lý các phép chiếu bản đồ khác nhau sẽ khác nhau. Mời bạn đọc tiếp thục theo dõi bài viết!

>>Xem thêm: Tìm hiểu các phép chiếu dùng cho bản đồ Việt Nam

Nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản hiện nay

Để hiểu rõ hơn về các phép chiếu bản đồ, chúng ta cần tìm hiểu các nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản và cách áp dụng.

Nguyên lý giữ nguyên khối lượng

Nguyên lý các phép chiếu bản đồ giữ nguyên khối lượng cho rằng việc chiếu bản đồ nên đảm bảo rằng tổng diện tích của tất cả các khu vực không bị thay đổi. Điều này có nghĩa là nếu một khu vực có diện tích nhất định trên bề mặt Trái Đất thì khu vực đó cũng cần phải giữ nguyên diện tích khi được chiếu lên bản đồ. Tuy nhiên, nguyên lý này không phải lúc nào cũng được áp dụng triệt để trong thực tế, nó phụ thuộc vào loại phép chiếu mà người ta lựa chọn.

Nguyên lý giữ nguyên hình dạng

Nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản này là một trong những ưu điểm lớn của phép chiếu Mercator, khi mà các hình dạng của những khu vực được giữ nguyên, giúp người dùng dễ dàng nhận diện hình thể của các đối tượng địa lý. Tuy nhiên, như đã nêu ở trên, việc giữ nguyên hình dạng có thể làm biến dạng kích thước của các khu vực, nhất là ở các cực.

Nguyên lý giữ nguyên khoảng cách

Phép chiếu có thể được thiết kế để giữ nguyên khoảng cách giữa các điểm, đặc biệt là trong các phép chiếu hình phẳng. Điều này vô cùng quan trọng trong các ứng dụng như đo đạc, nghiên cứu và lập kế hoạch đô thị.

Nguyên lý giữ nguyên góc

Nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản này cho phép bản đồ thể hiện đúng các góc tại các điểm giao giữa các đối tượng địa lý. Điều này rất quan trọng trong việc định hướng và dẫn đường, nhất là trong các bản đồ hàng hải và hàng không.

>> Xem thêm: Phép chiếu mercator: công nghệ và ứng dụng trong trắc địa với GNSS RTK

Ứng dụng của nguyên lý các phép chiếu trong trắc địa

Hiểu được nguyên lý các phép chiếu bản đồ sẽ giúp chúng ta biết cách ứng dụng phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng. Người dùng hoàn toàn có thể thay đổi vị trí tiếp xúc của các mặt chiếu hình hoặc mặt cát qua khu vực chiếu hình để tạo ra nhiều dạng lưới cải tiến như chiếu nghiêng, chiếu ngang… Lúc này các công thức chiếu hình cũng sẽ được thay đổi và điều chỉnh sao cho phù hợp nhất và tối ưu hóa được khả năng hiển thị của bản đồ. Bên cạnh đó, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ bản đồ số, các phép chiếu cũng đã được mở rộng và tinh chỉnh hơn nữa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.

Tại Việt Nam, từ năm 1954 đến nay đã thống nhất sử dụng lưới chiếu trụ ngang Gauss giữ góc. Còn hải đồ Việt Nam được lập theo lưới chiếu hình trụ đứng Mercator

Có thể nói việc nắm vững nguyên lý các phép chiếu bản đồ cơ bản là rất cần thiết để có thể sử dụng bản đồ hiệu quả và chính xác. Mỗi phép chiếu đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và lựa chọn phép chiếu phụ thuộc vào mục đích sử dụng của người nghiên cứu. Hy vọng bài viết này sẽ là tài liệu hữu ích cho những ai đang tìm hiểu về các phép chiếu bản đồ cơ bản và biết cách ứng dụng vào thực tế.

>> Xem thêm: Dịch vụ đo đạc bản đồ tại Việt Thanh Group