Địa trắc học

Đại địa trắc lượng học hoặc địa trắc học là một ngành khoa học thuộc nhóm các khoa học trái đất có 3 chức năng chính bao gồm:

1. Nghiên cứu xác định kích thước và hình dạng trái đất;

2. Nghiên cứu xây dựng hệ quy chiếu tọa độ của trái đất và hệ thống các điểm tọa độ, độ cao xác định bằng dấu mốc trên mặt đất nhằm mục tiêu định vị cho bất kỳ điểm nào trên trái đất;

3. Đo đạc xác định tọa độ, độ cao các điểm chi tiết trên mặt đất phục vụ xây dựng các công trình, thành lập các loại bản bản đồ, thiết lập các hệ thống thông tin không gian.

Tất nhiên, khoa học trắc địa với nhiệm vụ thứ nhất và thứ hai như nói trên chỉ được hình thành khi con người nhận thức được trái đất không phải là mặt phẳng. Các nước Tây Âu đặt tên cho khoa học này là "Trắc địa" (Geodesy), còn các nước Đông Âu đặt tên là "Trắc địa cao cấp". Nhiệm vụ thứ ba nói trên được thực hiện như một ngành kỹ thuật phục vụ nhu cầu đo đạc thửa đất, đo đạc để lập bản đồ nơi đang sinh sống và các công tác đo đạc khác trên mặt đất được hình thành theo nhu cầu của con người với quan niệm mặt đất là mặt phẳng. Các nước Tây Âu gọi ngành kỹ thuật này là "đo đạc đất" (Land survey), còn các nước Đông Âu cũng gọi là "Trắc địa" gắn với tính từ chỉ mục tiêu của công việc như "Trắc địa công trình", "Trắc địa địa hình", "Trắc địa địa chính",... Việt Nam sử dụng các gọi tên ngành khoa học này theo kiểu của các nước Đông Âu.

Kể từ khi con người tạo dựng nền văn minh nông nghiệp, trái đất luôn được quan niệm là mặt phẳng. Cho đến khoảng năm 1480, nhà thám hiểm người Bồ Đào Nha Magellan thực hiện thành công chuyến đi biển vòng quanh trái đất, loài người đã nhận thức được trái đất không phải là mặt phẳng. Câu hỏi trái đất có hình dạng và kích thước như thế nào chỉ được trả lời theo kết quả nghiên cứu khoa học của các nhà toán học, vật lý học, thiên văn học từ cuối thế kỷ 18 cho tới cuối thế kỷ 19. Câu trả lời chính xác về kích thước, hình dạng trái đất và hệ quy chiếu trắc địa toàn cầu được đưa ra vào năm 1984 với các tham số của Hệ thống Trắc địa Thế giới WGS-84 (Wotld Geodetic System) nhờ các thành tựu bước đầu của các hệ thống vệ tinh trắc địa. Từ sau đó, khoa học trắc địa chuyển sang hướng nghiên cứu trắc địa động với ý nghĩa trái đất luôn ở trạng thái vận động.

Hệ thống các điểm tọa độ được xây dựng dựa trên các lưới khống chế tọa độ trắc địa kết nối các điểm bằng các hình tam giác, đa giác mà các góc đo bằng máy kinh vĩ và các cạnh đo bằng máy đo cạnh. Các điểm tọa độ được chêm dầy tới cấp cuối cùng có khoảng cách giữa các điểm kề bên đủ để đo tọa độ bất kỳ một điểm chi tiết nào cần xác định. Hệ thống các điểm độ cao được xây dựng trên cơ sở các lưới không chế độ cao mà độ chênh cao giữa các điểm được đo bằng các máy thủy chuẩn. Kể từ khi công nghệ định vị vệ tinh GNSS được áp dụng vào lĩnh vực trắc địa, các lưới khống chế tọa độ đã thay đổi hoàn toàn từ hình thức, cách đo và chuyển từ quan niệm đo tĩnh sang quan niệm đo động.

Một trong các đặc trưng của khoa học trắc địa là sử dụng một số lượng trị đo rất lớn để xác định một số tham số nhất định, các lưới trắc địa là một ví dụ: đo cạnh, đo góc để xác định tham số là tọa độ. Phương pháp toán học để chỉnh lý các kết quả đo nhằm mục tiêu xác định các tham số là một yêu cầu thường xuyên. Khi chưa có các thiết bị tính toán, chỉnh lý toán học các hệ thống trắc địa là việc vô cùng khó khăn. Kể từ khi máy tính được sử dụng, nhất là các máy tính cá nhân được phổ cập, kỹ thuật xử lý toán học các kết quả đo đã chuyển sang giai đoạn xử lý tự động.

Việc xác định tọa độ, độ cao các điểm chi tiết trên bề mặt đất được thu nhận bằng nhiều loại thiết bị đo đạc khác nhau như toàn đạc điện tử, chụp ảnh từ máy bay, đo lòng biển và đáy biển từ tầu thủy. Kể từ khi các vệ tinh viễn thám đi vào hoạt động, việc thu nhận thông tin chi tiết về trường trọng lực trái đất, độ cao mặt biển, thông tin chi tiết về bề mặt đất được giải quyết khá tốt. Đây chính là điều kiện cơ bản để hoàn thiện mô hình trái đất thực dưới dạng hệ thống thông tin không gian. Trong thế hệ công nghệ thứ tư, trái đất thực và mô hình trái đất thực được kết nối trực tuyến, mô hình trái đất thực được chuyển sang dạng thực tế ảo.

Lĩnh vực trắc địa còn bao gồm một số công việc trắc địa chuyên dụng mà tọa độ, độ cao có thể gắn với Hệ quy chiếu quốc gia hoặc hình thành hệ tọa độ độc lập. Đó là các lĩnh vực trắc địa công trình xây dựng, công trình giao thông, khai thác mỏ và trắc địa địa chính phục vụ quản lý đất đai.

Tài liệu tham khảo:

1. Đặng Hùng Võ, Nguyễn Đức Khả. Cơ sở Địa chính. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2007

2. Đặng Hùng Võ. Sử dụng đất cho mục tiêu phát triển bền vững ở nước ta. Tạp chí Cộng sản, chuyên đề cơ sở, số 7, 2007