Hệ toạ độ VN2000 và WGS84: vì sao các lớp bản đồ lệch nhau

Các lớp bản đồ lệch nhau chủ yếu vì chúng dùng hệ toạ độ khác nhau mà phần mềm không được khai báo đúng. Dữ liệu Việt Nam thường ở VN-2000 với kinh tuyến trục riêng, còn GPS và dữ liệu quốc tế dùng WGS84. Khai báo đúng hệ cho từng lớp rồi để QGIS chuyển hệ là hết lệch.

Tình huống quen thuộc: lớp ranh giới xã lấy từ cơ quan địa phương, lớp điểm khảo sát lấy từ điện thoại, mở chung trong QGIS thì hai lớp cách nhau vài trăm mét, hoặc một lớp nằm tận đâu đó ngoài biển châu Phi. Đây không phải lỗi dữ liệu mà là lỗi khai báo hệ toạ độ. Hiểu ba khái niệm cơ bản là xử lý được phần lớn trường hợp.

Hệ quy chiếu, phép chiếu và hệ toạ độ

Hệ quy chiếu (datum)

Hệ quy chiếu xác định hình dạng Trái Đất dùng để tính toán (một elipxoit) và cách đặt nó so với Trái Đất thật. WGS84 là hệ quy chiếu toàn cầu mà GPS dùng. VN-2000 là hệ quy chiếu quốc gia Việt Nam, được đưa vào sử dụng theo Quyết định 83/2000/QĐ-TTg, thay hệ Hà Nội 72. VN-2000 dùng elipxoit có kích thước như WGS84 nhưng được định vị cho phù hợp lãnh thổ Việt Nam, nên toạ độ cùng một điểm ở hai hệ vẫn khác nhau.

Phép chiếu (projection)

Phép chiếu đưa mặt cong của Trái Đất lên mặt phẳng để có toạ độ phẳng tính bằng mét. VN-2000 dùng phép chiếu UTM. Với bản đồ tỉ lệ nhỏ, dùng múi 6 độ; với bản đồ địa chính và tỉ lệ lớn, mỗi tỉnh dùng một kinh tuyến trục riêng với múi 3 độ, do địa phương quy định.

Toạ độ địa lý và toạ độ phẳng

Toạ độ địa lý là kinh độ, vĩ độ tính bằng độ. Toạ độ phẳng là X, Y tính bằng mét trong một phép chiếu. Một lớp có toạ độ dạng 105,8 và 21,0 gần như chắc là địa lý; dạng hàng trăm nghìn và hàng triệu mét là toạ độ phẳng.

Các mã EPSG hay gặp với dữ liệu Việt Nam

Mã EPSG là số định danh chuẩn cho một hệ toạ độ. QGIS cho tìm hệ theo mã này:

Dữ liệu VN-2000 theo kinh tuyến trục tỉnh thường không có sẵn mã EPSG riêng cho từng tỉnh. Cách làm là tạo hệ tự định nghĩa trong QGIS (Settings, Custom Projections) với kinh tuyến trục đúng như văn bản của tỉnh quy định, và tham số chuyển đổi lấy từ văn bản chính thức hoặc từ đơn vị cung cấp dữ liệu. Bài này không ghi tham số chuyển đổi cụ thể; hãy lấy đúng tham số từ nguồn có thẩm quyền và ghi nguồn trong tài liệu dự án.

Nhận ra lớp bị khai báo sai hệ

Dấu hiệu lệch xa

Lớp nằm ngoài biển, ở châu lục khác, hay thu nhỏ thành một chấm gần toạ độ không: gần như chắc chắn toạ độ phẳng mét đang bị đọc như độ, hoặc ngược lại. Mở Properties, thẻ Information, xem phạm vi (extent): con số hàng trăm nghìn mà hệ khai báo là 4326 là sai.

Dấu hiệu lệch gần

Hai lớp gần trùng nhau nhưng lệch đều một khoảng cỡ vài chục đến vài trăm mét: thường do lớp VN-2000 bị khai báo như WGS84 (hoặc ngược lại) mà không có phép chuyển hệ quy chiếu, hoặc dùng sai kinh tuyến trục. Đo khoảng lệch bằng công cụ đo trên một điểm rõ như ngã ba đường để chẩn đoán.

Tệp thiếu thông tin hệ

Shapefile lưu hệ toạ độ trong tệp .prj đi kèm. Thiếu tệp này, QGIS phải đoán hoặc dùng hệ của dự án. Khi nhận dữ liệu, luôn hỏi người gửi hệ toạ độ và kinh tuyến trục, ghi lại vào tài liệu dự án.

Gán hệ và chuyển hệ: hai thao tác khác nhau

Gán hệ (assign)

Gán hệ là nói với QGIS “toạ độ trong tệp này thuộc hệ X”. Không có con số nào thay đổi. Dùng khi lớp bị khai báo sai hoặc thiếu: chuột phải vào lớp, Layer CRS, Set Layer CRS, chọn hệ đúng. Nếu gán đúng, lớp sẽ nhảy về đúng chỗ.

Chuyển hệ (reproject)

Chuyển hệ là tính lại toạ độ từ hệ này sang hệ khác. QGIS tự chuyển hệ khi hiển thị các lớp khác hệ trong cùng dự án. Khi cần tệp mới ở hệ khác, dùng Export, Save Features As và chọn hệ đích, hoặc công cụ Reproject Layer.

Lỗi kinh điển

Thấy lớp lệch, người dùng chọn chuyển hệ trong khi lẽ ra phải gán hệ. Kết quả là tệp mới có toạ độ sai theo một cách khác, rồi tiếp tục bị dùng. Quy tắc: lớp sai chỗ do khai báo thì gán lại; lớp đúng chỗ nhưng cần hệ khác cho công việc thì mới chuyển.

Chọn phép chuyển đổi và độ chính xác cần có

QGIS có thể hỏi bạn chọn phép chuyển đổi. Khi có nhiều cách chuyển giữa hai hệ quy chiếu, QGIS hiện hộp thoại liệt kê các phép chuyển với độ chính xác ước lượng. Đọc kỹ, chọn phép phù hợp khu vực, ghi lại lựa chọn.

Độ chính xác cần thiết tuỳ câu hỏi. Bản đồ phân bố theo tỉnh không cần chính xác đến mét. Phân tích khoảng cách từ hộ gia đình đến trạm y tế, chồng lớp địa chính, đo diện tích thửa đất thì sai lệch vài chục mét là đáng kể.

Chọn một hệ làm việc cho cả dự án. Phân tích khoảng cách và diện tích nên làm trong hệ toạ độ phẳng đơn vị mét phù hợp khu vực, không làm trong toạ độ địa lý. Chuyển mọi lớp về hệ đó trước khi phân tích, và ghi rõ trong phương pháp.

Tình huống: điểm GPS lệch khỏi bản đồ địa chính tỉnh

Hiện tượng

Một nhóm nghiên cứu nông nghiệp nhận lớp thửa đất từ cơ quan địa phương và tự đi đo toạ độ các ruộng thí nghiệm bằng điện thoại. Mở chung trong QGIS, các điểm nằm lệch đều về một phía so với thửa đất tương ứng, khoảng cách lệch gần như giống nhau ở mọi điểm.

Chẩn đoán

Lệch đều và có hệ thống gợi ý vấn đề hệ quy chiếu chứ không phải sai số đo ngẫu nhiên. Kiểm tệp .prj của lớp thửa đất: nó được khai báo là UTM WGS84 trong khi dữ liệu thật ở VN-2000 với kinh tuyến trục của tỉnh. Phần mềm vì thế không biết phải chuyển đổi giữa hai hệ quy chiếu.

Xử lý

Nhóm hỏi lại cơ quan cung cấp về kinh tuyến trục và tham số, tạo hệ tự định nghĩa đúng, gán lại hệ cho lớp thửa đất. Sau đó QGIS tự chuyển hệ khi hiển thị, các điểm rơi vào đúng thửa. Nhóm lưu lớp đã chuẩn hoá thành GeoPackage mới, ghi toàn bộ quá trình vào tài liệu dự án để các thành viên sau không lặp lại lỗi.

Bảng kiểm khi nhận một bộ dữ liệu mới

Làm theo thứ tự này trước khi đưa dữ liệu vào phân tích:

1. Hỏi và ghi hệ toạ độ, kinh tuyến trục, đơn vị.
2. Mở lớp cùng một lớp tham chiếu đáng tin, ví dụ ranh giới tỉnh đã kiểm.
3. Kiểm phạm vi toạ độ có hợp lý với hệ khai báo.
4. Đo độ lệch tại vài điểm rõ ràng nếu có.
5. Gán lại hệ nếu khai báo sai; chỉ chuyển hệ khi lớp đã đúng chỗ.
6. Lưu bản đã chuẩn hoá thành tệp mới, giữ nguyên tệp gốc.

Câu hỏi thường gặp