Kinh tuyến là một nửa đường tròn trên bề mặt Trái Đất, nối liền Địa cực, chỉ hướng Bắc - Nam và cắt thẳng góc với đường xích đạo. Đường kinh tuyến có độ dài khoảng 20.000km.
Đường kinh tuyến chạy qua đài quan sát thiên văn tại Greenwich thuộc Luân Đôn là kinh tuyến 0° hay còn gọi là kinh tuyến gốc. Mặt phẳng của kinh tuyến 0° và kinh tuyến 180° chia Trái Đất thành Bán cầu đông và Bán cầu tây.
Các loại kinh tuyến khác nhau gồm:
Kinh tuyến từ là các kinh tuyến nối liền các cực từ. Kinh tuyến địa lý là những kinh tuyến nối liền các Địa cực. Kinh tuyến họa đồ là các đường kinh tuyến vẽ trên bản đồ.
Vĩ tuyến là gì?
Vĩ tuyến là một vòng tròn tưởng tượng nối tất cả các điểm có cùng vĩ độ, có hướng từ đông sang tây trên Trái Đất. Vị trí trên vĩ tuyến được xác định dựa trên tọa độ của kinh độ. Điểm giao nhau giữa một kinh tuyến và một vĩ tuyến luôn vuông góc. Càng gần cực Trái Đất thì đường kính của vĩ tuyến lại càng nhỏ hơn.
5 đường vĩ tuyến đặc biệt của Địa Cầu được sử dụng để đánh dấu bản đồ.
Có 5 vĩ tuyến đặc biệt để đánh dấu bản đồ Trái Đất gồm:
Vòng Bắc cực [66° 33' 38" vĩ bắc] Hạ chí tuyến [23° 26' 22" vĩ bắc]: Là Xích đạo [0° vĩ bắc] Đông chí tuyến [23° 26' 22" vĩ nam] Vòng Nam Cực [66° 33' 38" vĩ nam] Hạ chí tuyến và Đông chí tuyến là các ranh giới phía Bắc và phía Nam của những vùng đất, ít nhất một thời điểm trong năm có thể thấy được Mặt Trời đi qua đỉnh đầu.
Vòng cực bắc và vòng cực nam là ranh giới của những vùng có thể nhìn thấy Mặt Trời trong suốt ít nhất một ngày giữa mùa hè trong năm.
Kinh tuyến trục là gì?
Như các bạn đã biết, Trái đất của chúng ta có hình cầu, còn các loại bản vẽ thiết kế công trình xây dựng, các bản đồ địa hình,… thì lại được thể hiện qua một mặt phẳng là mặt tờ giấy. Để làm được như vậy thì người ta phải chiếu mặt đất lên trên một mặt phẳng. Bằng phép chiếu Gauss Krugher – phép chiếu hình trụ ngang đồng góc. Muốn biểu diễn được mặt đất trên mặt phẳng thì người ta đã lồng Trái đất vào một hình trụ ngang, đường kính của hình trụ đúng bằng đường kính của Trái đất.
Trong các phép chiếu đồng góc thì góc không có biến dạng [ω = 0], tỷ lệ độ dài tại mỗi điểm không phụ thuộc vào phương hướng [m = n].
Hai đặc điểm cơ bản của phép chiếu đồng góc là:
· Góc trên quả địa cầu được giữ nguyên trên bản đồ.
· Tỷ lệ độ dài tại 1 điểm trên bản đồ chỉ phụ thuộc vào vị trí của nó.
Mạng lưới kinh vĩ tuyến trên bản đồ luôn luôn giữ được đặc điểm giao nhau vuông góc như kinh vĩ tuyến trên quả địa cầu.
Phép chiếu đồng góc cho ta nhận được trên bản đồ hình dạng đúng đắn của các đối tượng thể hiện, nhưng sai số về kích thước đối tượng thì thay đổi dọc theo hướng kinh tuyến.
1.1.2. Các phép chiếu đồng diện tích
Trong các phép chiếu đồng diện tích, các lưới chiếu không có sai số về diện tích. Tại mọi điểm trên bản đồ tỷ lệ diện tích bằng nhau [P – l]. Mạng lưới ô kinh, vĩ tuyến trên bản đồ luôn luôn giữ được tỷ lệ diện tích tương đương với mạng lưới ô kinh, vĩ tuyến tương ứng trên quả địa cầu.
Các phép chiếu đồng diện tích có sai số biến dạng góc tăng nhanh. Do biến dạng góc lớn nên hình dạng bị biến dạng nhiều.
1.1.3. Các phép chiếu tự do
Nếu căn cứ vào đặc điểm sai số thì phép chiếu tự do là phép chiếu trung gian của phép chiếu đồng diện tích và phép chiếu đồng góc. Trên bản do vừa có sai số tỷ lệ diện tích [P – l ≠ 0 ], vừa có sai số biến dạng góc [ω ≠ 0], nhưng tỷ lệ chiều dài µ theo một chiều nào đó trên bản đồ không đổi hoặc được giữ nguyên như trên bề mặt quả đất. Nếu tỷ lệ chiều dài µ ≠ 1 thì sẽ được lưới chiếu giữ chiều dài. Nếu tỷ lệ chiều dài µ ≠ 1 thì sẽ được lưới chiếu giữ đều khoảng cách. Nếu tỷ lệ chiều dài µ = m = 1 thì sẽ được lưới chiếu giữ chiều dài kinh tuyến.
1.2. Các dạng lưới chiếu bản đồ cơ bản và các lưới chiêu dùng để thành lập bản đồ
1.2.1. Lưới chiếu giữ góc
Lưới chiếu giữ góc là lưới chiếu không có sai số biến dạng về góc. Tại mọi điểm trên bản đồ, tỷ lệ biến dạng chiều dài theo kinh tuyến và vĩ tuyến bằng nhau [mλ + mR nên biến dạng góc ω = 0. Các đường kinh – vĩ tuyến trên bản đồ luôn giữ được đặc điểm giao nhau vuông góc như các đường kinh – vĩ tuyến trên mô hình elipxoit. Với loại lưới chiếu này tỷ lệ biến dạng về diện tích p tăng nhanh.
1.2.2. Lưới chiếu giữ diện tích
Lưới chiếu giữ diện tích là lưới chiếu không có biến dạng về diện tích. Tại mọi điểm trên bản đồ tỷ lệ biến dạng về diện tích p = 1. Diện tích các ô kinh, vĩ tuyến trên bản đồ luôn bằng diện tích các ô kinh – vĩ tuyến trên elipxoit.
Nhược điểm của lưới chiếu này là biến dạng góc tăng nhanh.
1.2.3. Lưới chiếu giữ chiều dài
Lưới chiếu giữ chiều dài là lưới chiếu có m = 1 theo những phương pháp nhất định. Lưới chiếu này là lưới chiếu trung gian của lưới chiếu giữ góc và lưới chiếu giữ diện tích. Trên bản đồ tồn tại cả biến dạng về góc và diện tích nhưng tỷ lệ biến dạng chiều dài theo những phương nào đó trên bản đồ giữ nguyên như trên elipxoit. Nếu như tỷ lệ chiều dài bằng một hằng số khác 1 gọi là có lưới chiếu giữ đều khoảng cách. Đặc điểm của lưới chiếu này là có tỷ lệ biến dạng diện tích và số biến dạng góc tăng chậm.
Theo phương pháp chiếu hình, lưới chiếu bản đồ được chia thành ba loại.
- Lưới chiếu phương vị
Lưới chiếu phương vị là lưới chiếu thu được khi chiếu trực tiếp elipxoit lên một mặt phẳng. Nếu như mặt phẳng tiếp xúc ở cực Trái Đất, lưới chiếu có đặc điểm sau:
· Kinh tuyến là chùm các đường thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ tuyến là các đường tròn có tâm là cực Trái Đất.
· Tại điểm tiếp xúc không có biến dạng chiếu hình, biến dạng chiếu hình tăng dần, tỷ lệ với khoảng cách tới điểm tiếp xúc.
Lưới chiếu này phù hợp để thiết kế bản đồ vùng cực địa cầu.
- Lưới chiếu hình nón
Lưới chiếu hình nón là lưới chiếu mặt elipxoit lên một mặt hình nón. Khi mặt hình nón tiếp xúc với mặt elipxoit theo một vĩ tuyến hoặc khi cắt elipxoit theo hai vĩ tuyến thì lưới chiếu có các đặc điểm sau:
· Kinh tuyến là chùm đường thẳng giao nhau tại các đỉnh hình nón, vĩ tuyến là các cung tròn đồng tâm có tâm là đỉnh hình nón .
· Dọc theo vĩ tuyến tiếp xúc có tỷ lệ biến dạng hình bằng 1. Đại lượng chiếu hình tăng dần về bên vĩ tuyến tiếp xúc, hoặc biến dạng lăng dần về hai bên của vĩ tuyến cắt và giảm dần về bên trong của hai vĩ tuyến cắt.
· Lưới chiếu này phù hợp cho thiết kế bản đồ khu vực vĩ độ trung bình, lãnh thổ có hình thể dọc theo các hướng vĩ tuyến.
- Lưới chiếu hình trụ
Lưới chiếu hình trụ là lưới chiếu trong đó elipxoit được chiếu lên bề mặt hình trụ. Khi mặt hình trụ tiếp xúc tại mặt hình elipxoit hoặc mặt hình trụ được cắt theo hai vĩ tuyến thì lưới chiếu sẽ có những đặc điểm sau:
· Kinh tuyến là đường thẳng song song thẳng đứng vĩ tuyến là những đường song song nằm vuông góc với các đường kinh tuyến.
· Dọc theo xích đạo hoặc theo hai vĩ tuyến cắt không có biến dạng chiếu hình. Biến dạng chiếu tăng nhanh về hai cực, từ Xích Đạo hoặc từ hai vĩ tuyến cắt và giảm về bên trong của hai vĩ tuyến cắt.
Lưới chiếu này giữ phương vị không đổi nên thường sử dụng cho hệ thống bản đồ hàng không và hàng hải.
Ngoài ra toán bản đồ còn tìm mọi cách ứng dụng linh hoạt các phương pháp chiếu hình cơ bản bằng cách thay đổi vị trí tiếp xúc của các mặt chiếu hình hay mặt cắt qua khu vực chiếu hình để có thêm các dạng lưới chiếu ngang, nghiêng và lưới chiếu cắt của các loại lưới chiếu cơ bản trên Các công thức chiếu hình có thể được cải tiến cho phù hợp với một số mục tiêu khác có lợi cho thể hiện bản đồ nên có thêm các dạng lưới chiếu hình như lưới chiếu hình phương vị giả, lưới chiếu hình nón giả Mỗi nước đều lựa chọn một loại lưới chiếu hình để thành lập hệ thống bản đồ nền cơ bản.
Ngoài ra còn có thể sử dụng một số lưới chiếu hình khác để thành lập bản đồ cho mục đích chuyên dụng. Trong thời kỳ trước năm 1954, người Pháp đã sử dụng lưới chiếu hình nón giả giữ diện tích Bonee để thành lập hệ thống bản đồ địa hình cơ bản và địa chính. Từ năm 1954 đến 1975 ở miền Nam nước ta người Mỹ đã sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang Mercator UTM giữ góc để thành lập hệ thống bản đồ địa hình cơ bản tỷ lệ 1:50.000 cũng như bản đồ địa chính. Từ sau năm 1954 tới nay chúng ta đã sử dụng hình chiếu thống nhất trong toàn phe xã hội chủ nghĩa để thành lập bản đồ địa hình là lưới chiếu trụ ngang Gauss giữ góc. Ngoài các loại lưới chiếu hình trên, các hải đồ của Việt Nam được hình thành theo lưới chiếu hình trụ đứng Mercator giữ góc và giữ góc phương vị.
2.Lựa chọn và nhận biết phép chiếu bản đồ
* Khi lựa chọn phép chiếu cần chú ý đến các điều kiện sau:
· Vị trí, kích thước và hình dạng khu vực cần đo vẽ.
· Nội dung bản đồ
· Công dụng bản đồ và phương pháp sử dụng
· Tỷ lệ và kích thước bản đồ
· Điều kiện bố cục bản đồ
· Lưới chiếu của bản đồ gốc được dùng để biên vẽ bản đồ mới.
* Những vấn đề cần giải quyết:
· Xác định yêu cầu về giữ yếu tố nào [góc, diện tích hay khoảng cách]
· Xác định sai số lớn nhất cho phép và phân bố sai số trên bản đồ như thế nào.
· Xác định dạng vĩ tuyến và đặc điểm bố cục bản đồ [khung, định hướng lưới, phân bố các bản đồ phụ trong khung]
Cùng với sự tăng lên của kích thước khu vực biểu thị thì sai số trên bản đồ cũng tăng lên, vì vậy trên bản đồ chỉ biểu thị một phần của bề mặt trái đất có biến dạng nhỏ hơn so với các bản đồ thế giới. Một lãnh thổ có thể được biểu thị trong các phép chiếu khác nhau với các sai số khác nhau về giá trị, về hình dạng và đặc trưng phân bố trên các khu vực khác nhau của bản đồ. Qua nhiều kết quả nghiên cứu, khảo sát và tích luỹ kinh nghiệm thực tế, người ta đã xác định được nhiều loại phép chiếu để xây dựng các loại bản đồ khác nhau. Căn cứ vào những điều kiện đã nêu ở trên người ta đã đặt ra các yêu cầu đối với phép chiếu bản đồ, chọn ra phép chiếu thích hợp nhất. Để thuận tiện cho việc lựa chọn phép chiếu, người ta đã thành lập “Tuyển tập phép chiếu”, trong đó nêu rõ các phép chiếu bản đồ thường dùng nhất, các đặc điểm sai số và cách ứng dụng các loại phép chiếu bản đồ. Mỗi loại phép chiếu đều có lưới bản đồ, công thức tính toán, bảng tọa độ vuông góc của các điểm trọng yếu được tính với độ chính xác đảm bảo cho việc tính chuyển sang tỷ lệ khác.
Nguồn: Giáo trình bản đồ địa chính, Nguyễn Thị Kim Hiệp, Vũ Thanh Thủy, Võ Quốc Việt, Phan Đình Binh, Lê Văn Thơ, Xuất bản nông nghiệp Hà Nội