Hướng Dẫn Xác Định Tọa Độ Địa Lý Một Điểm Trên Bản Đồ Chính Xác Nhất

Trong trắc địa, bản đồ, GIS và định vị GNSS, xác định tọa độ địa lý của một điểm là thao tác cơ bản để biết chính xác vị trí của đối tượng trên bề mặt Trái Đất. Tọa độ địa lý thường được biểu diễn bằng vĩ độ (Latitude) và kinh độ (Longitude). Tuy nhiên, để đọc tọa độ đúng từ bản đồ, người sử dụng cần hiểu hệ tọa độ, lưới kinh – vĩ tuyến, cách nội suy và định dạng tọa độ đang được sử dụng.

Tọa độ địa lý là gì?

Tọa độ địa lý là cách biểu diễn vị trí của một điểm trên Trái Đất thông qua các đại lượng góc, phổ biến nhất gồm:

Vĩ độ – Latitude (φ): cho biết điểm nằm về phía Bắc hoặc Nam so với Xích đạo.

Kinh độ – Longitude (λ): cho biết điểm nằm về phía Đông hoặc Tây so với kinh tuyến gốc.

Vĩ độ có phạm vi từ 0° đến 90° Bắc hoặc Nam, trong khi kinh độ có phạm vi từ 0° đến 180° Đông hoặc Tây.

Ví dụ một điểm có tọa độ:

20°00’00″N, 105°30’00″E

có nghĩa điểm đó nằm ở 20 độ vĩ Bắc và 105 độ 30 phút kinh Đông.

Các dạng biểu diễn tọa độ địa lý

Một tọa độ có thể được viết theo nhiều định dạng khác nhau. Ba dạng thường gặp là:

Khi nhập tọa độ vào máy GNSS hoặc phần mềm GIS cần xác định đúng định dạng. Hai giá trị nhìn khác nhau có thể biểu diễn cùng một vị trí nếu chúng được viết theo các định dạng khác nhau.

Cách xác định tọa độ địa lý một điểm trên bản đồ

Giả sử trên bản đồ có điểm P cần xác định tọa độ. Trước tiên hãy kiểm tra mép bản đồ hoặc phần chú giải để xác định bản đồ có thể hiện lưới kinh – vĩ tuyến hay không và các giá trị được ghi theo đơn vị nào.

Bước 1: Xác định hai vĩ tuyến gần điểm P

Tìm hai đường vĩ tuyến nằm phía dưới và phía trên điểm P.

Ví dụ:

Vĩ tuyến phía dưới: 20°10’00″N
Vĩ tuyến phía trên: 20°20’00″N

Như vậy điểm P có vĩ độ nằm trong khoảng:

20°10’N < φP < 20°20’N

Tiếp theo cần nội suy vị trí của P giữa hai đường này.

Bước 2: Xác định hai kinh tuyến gần điểm P

Tương tự, tìm hai kinh tuyến nằm hai phía của điểm.

Ví dụ:

Kinh tuyến phía Tây: 105°30’00″E
Kinh tuyến phía Đông: 105°40’00″E

Kinh độ của P sẽ nằm trong khoảng:

105°30’E < λP < 105°40’E

Bước 3: Nội suy tọa độ của điểm

Nếu điểm P nằm giữa hai đường lưới, có thể nội suy dựa trên tỷ lệ khoảng cách.

Giả sử khoảng cách giữa hai vĩ tuyến trên bản đồ là 10 cm, còn P cách vĩ tuyến phía dưới 4 cm.

Tỷ lệ vị trí là:

4 ÷ 10 = 0,4

Hai vĩ tuyến chênh nhau 10 phút, nên phần tăng thêm là:

10′ × 0,4 = 4′

Vĩ độ gần đúng của P:

φP = 20°14’00″N

Kinh độ cũng có thể xác định theo nguyên tắc tương tự.

Công thức nội suy tọa độ

Có thể biểu diễn phương pháp trên bằng công thức tổng quát:

φP = φ1 + (dP / D) × (φ2 − φ1)

Trong đó φ1 và φ2 là vĩ độ của hai đường giới hạn; D là khoảng cách trên bản đồ giữa hai đường; dP là khoảng cách từ đường φ1 đến điểm P theo phương tương ứng.

Đối với kinh độ:

λP = λ1 + (dP / D) × (λ2 − λ1)

Khi sử dụng công thức cần chú ý hướng tăng/giảm của giá trị tọa độ trên tờ bản đồ, đặc biệt đối với vĩ độ Nam và kinh độ Tây.

Cách đổi độ – phút – giây sang độ thập phân

Đây là thao tác thường gặp khi chuyển tọa độ từ bản đồ sang GIS hoặc GNSS.

Công thức:

DD = Độ + Phút/60 + Giây/3600

Ví dụ:

20°15’30″N

sẽ tương đương:

20 + 15/60 + 30/3600 = 20,258333°

Với tọa độ thuộc Nam (S) hoặc Tây (W), trong cách biểu diễn độ thập phân có dấu, giá trị thường được sử dụng với dấu âm.

Ví dụ:

15°30’S → −15,5°

Cách đổi độ thập phân sang độ – phút – giây

Giả sử có:

20,258333°

Phần độ là:

20°

Lấy phần thập phân:

0,258333 × 60 ≈ 15,5 phút

Phần phút là 15′.

Tiếp tục:

0,5 × 60 = 30″

Kết quả:

20°15’30”

Do làm tròn số, kết quả thực tế có thể chênh một lượng rất nhỏ tùy số chữ số thập phân được giữ lại.

Phân biệt tọa độ địa lý và tọa độ phẳng

Đây là điểm rất quan trọng khi đọc bản đồ.

Tọa độ địa lý thường được thể hiện bằng:

Vĩ độ φ – Kinh độ λ

và sử dụng đơn vị góc như độ, phút, giây hoặc độ thập phân.

Trong khi đó, tọa độ phẳng sau phép chiếu bản đồ thường được thể hiện bằng các giá trị tọa độ theo mét, chẳng hạn X và Y hoặc Easting/Northing tùy quy ước của hệ thống.

Vì vậy, nếu mép bản đồ xuất hiện những con số theo mét thì không nên mặc định đó là kinh độ và vĩ độ.

Hệ tọa độ có ảnh hưởng đến kết quả không?

Có. Chỉ biết hai con số vĩ độ và kinh độ chưa phải lúc nào cũng đủ để mô tả hoàn chỉnh dữ liệu tọa độ phục vụ kỹ thuật.

Cần biết datum/reference frame và ellipsoid tham chiếu của dữ liệu. Trong các ứng dụng GNSS và bản đồ quốc tế, người dùng thường gặp WGS 84. Trong công việc chuyên ngành tại Việt Nam còn có các dữ liệu sử dụng VN-2000 và các tham số/phép chiếu liên quan tùy loại tọa độ và tài liệu.

Hai bộ dữ liệu sử dụng hệ quy chiếu hoặc phép biến đổi khác nhau có thể cho tọa độ khác nhau đối với cùng một vị trí. Vì vậy, trước khi đưa tọa độ từ bản đồ vào GNSS, CAD hoặc GIS cần kiểm tra hệ tọa độ của nguồn dữ liệu.

Xác định tọa độ bằng Google Maps có giống bản đồ trắc địa không?

Các nền tảng bản đồ trực tuyến có thể cho phép người dùng chọn một vị trí và đọc nhanh vĩ độ, kinh độ. Đây là phương pháp rất thuận tiện cho tìm vị trí, dẫn đường hoặc khảo sát sơ bộ.

Tuy nhiên, tọa độ lấy từ bản đồ trực tuyến không nên tự động xem là kết quả thay thế cho một phép đo trắc địa chính xác.

Khi công việc yêu cầu tọa độ có độ chính xác cao, nên sử dụng thiết bị và phương pháp đo phù hợp như GNSS RTK, GNSS tĩnh, máy toàn đạc hoặc hệ thống khống chế tọa độ của dự án.

Xác định tọa độ bằng máy GNSS RTK

Trong trắc địa hiện đại, GNSS RTK giúp xác định tọa độ điểm trực tiếp ngoài thực địa.

Máy Rover nhận tín hiệu từ các hệ thống vệ tinh như GPS, GLONASS, Galileo và BeiDou, đồng thời nhận dữ liệu correction từ Base hoặc mạng CORS/NTRIP.

Quy trình cơ bản:

Thiết lập hệ tọa độ → kết nối correction → chờ nghiệm phù hợp → kiểm tra điểm đã biết → đo điểm → lưu tọa độ.

Đặc biệt, trạng thái FIX không tự động chứng minh tọa độ dự án đã đúng. Nếu cài sai hệ tọa độ, kinh tuyến trục, phép chiếu hoặc tham số chuyển đổi thì thiết bị vẫn có thể FIX nhưng tọa độ đầu ra không phù hợp với hệ tọa độ của công trình.

Những lỗi thường gặp khi xác định tọa độ trên bản đồ

Lỗi phổ biến nhất là nhầm kinh độ với vĩ độ. Có thể ghi nhớ: vĩ độ liên quan đến Bắc – Nam, kinh độ liên quan đến Đông – Tây.

Lỗi tiếp theo là nhầm tọa độ địa lý với tọa độ phẳng, nhập sai định dạng DMS/DD hoặc đọc sai đơn vị phút – giây.

Ngoài ra còn có các trường hợp sử dụng sai datum/reference frame, phép chiếu hoặc tham số chuyển đổi, khiến tọa độ từ hai nguồn không trùng nhau.

Với bản đồ giấy đã bị co giãn, scan hoặc in không đúng kích thước, nội suy bằng thước cũng có thể tạo thêm sai số. Nếu có tỷ lệ thước đồ họa trên bản đồ, đây là một tham chiếu hữu ích để kiểm tra bản in hoặc ảnh đã bị thay đổi kích thước hay chưa.

Làm thế nào để xác định tọa độ chính xác nhất?

Không có một phương pháp duy nhất phù hợp với mọi mục đích.

Nếu chỉ cần xác định vị trí sơ bộ, có thể đọc lưới tọa độ trên bản đồ hoặc sử dụng bản đồ số.

Nếu cần số liệu cho GIS, nên sử dụng dữ liệu số có thông tin hệ tọa độ rõ ràng và đọc tọa độ trực tiếp bằng phần mềm.

Nếu cần tọa độ phục vụ đo đạc, địa chính hoặc thi công công trình, cần sử dụng phương pháp trắc địa phù hợp và kiểm tra với các điểm khống chế/điểm đã biết của dự án.

Nói cách khác:

Đọc bản đồ → phù hợp xác định tọa độ theo độ chính xác của bản đồ.
GIS → phù hợp khai thác tọa độ từ dữ liệu số.
GNSS RTK → phù hợp đo trực tiếp ngoài thực địa khi cần độ chính xác cao và điều kiện kỹ thuật đáp ứng.

Kết luận

Để xác định tọa độ địa lý một điểm trên bản đồ, có thể thực hiện theo quy trình:

Xác định hệ tọa độ → tìm vĩ tuyến gần nhất → tìm kinh tuyến gần nhất → nội suy vị trí điểm → chuyển đổi định dạng nếu cần → kiểm tra lại hệ quy chiếu.

Cần đặc biệt phân biệt:

Vĩ độ = Latitude = Bắc/Nam
Kinh độ = Longitude = Đông/Tây
Tọa độ địa lý ≠ tọa độ phẳng

Đối với những công việc yêu cầu độ chính xác cao, không nên chỉ đọc tọa độ bằng mắt trên bản đồ mà cần sử dụng dữ liệu số hoặc thiết bị GNSS/trắc địa phù hợp.

Thiết bị xác định tọa độ tại Trắc Địa An Phát

Trắc Địa An Phát cung cấp và tư vấn máy GNSS RTK, GPS cầm tay, máy toàn đạc và thiết bị trắc địa phục vụ xác định tọa độ, khảo sát địa hình và bố trí công trình.