Tài liệu Nghiên cứu kết nối tọa độ giữa hệ quy chiếu vn 2000 với hệ quy chiếu itrs

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA HỆ QUY CHIẾU VN-2000 VỚI HỆ QUY CHIẾU ITRS CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ NGHIÊM QUỐC DŨNG HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA HỆ QUY CHIẾU VN-2000 VỚI HỆ QUY CHIẾU ITRS CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 60520503 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. PHẠM THỊ HOA HÀ NỘI, NĂM 2017 i CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Phạm Thị Hoa Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Vy Quốc Hải Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Vũ Văn Đồng Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 30 tháng 12 năm 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nghiêm Quốc Dũng iii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Thị Hoa, Trưởng khoa Trắc địa và Bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Cô đã giúp đỡ, hướng dẫn và động viên tác giả trong suốt thời gian làm luận văn. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo Khoa Trắc địa và Bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội về sự giúp đỡ tận tình, chu đáo trong suốt quá trình tác giả học tập và nghiên cứu tại Khoa. Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ nghiên cứu của Đề tài cấp trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội: “Nghiên cứu kết nối tọa độ theo quan điểm động giữa các hệ quy chiếu trắc địa”, mã số 13.01.17.O.06 do TS. Phạm Thị Hoa làm chủ nhiệm. Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ, cung cấp nhiều tài liệu khoa học liên quan đến đề tài luận văn và dữ liệu phục vụ tính toán thực nghiệm của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin Địa lý Việt Nam. Tác giả xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ đó để thực hiện luận văn một cách tốt nhất. Xin trân trọng cảm ơn./. Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Nghiêm Quốc Dũng iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ ii LỜI CẢM ƠN..................................................................................................... iii MỤC LỤC............................................................................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ vii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .....................................................................ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................x THÔNG TIN LUẬN VĂN ............................................................................... xii MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................ 2 3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ............................................................. 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................... 3 5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 3 6. Cơ sở số liệu, tài liệu .............................................................................. 5 7. Cấu trúc của Luận văn ............................................................................ 5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA CÁC HỆ QUY CHIẾU ........................................................................................6 1.1. Hệ quy chiếu ITRS .............................................................................. 6 1.2. Hiện trạng kết nối hệ kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS ................................................................................... 13 1.2.1 Khái quát Hệ quy chiếu VN-2000 ................................................ 13 v 1.2.2. Hiện trạng kết nối hệ kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS .......................................................................... 17 1.3. Vấn đề nghiên cứu của Luận văn ....................................................... 17 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA CÁC HỆ QUY CHIẾU.................................................................................................................19 2.1. Cơ sở lý thuyết kết nối tọa độ giữa các hệ quy chiếu theo quan điểm động19 2.2. Cơ sở lý thuyết kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS ............................................................................................... 22 Chương 3 THỰC NGHIỆM KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA HỆ QUY CHIẾU VN-2000 VỚI HỆ QUY CHIẾU ITRS ............................................................24 3.1. Chuẩn bị số liệu thực nghiệm kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN2000 với Hệ quy chiếu trái đất quốc tế ITRS ............................................ 24 3.1.1. Số liệu thu thập ở Việt Nam ........................................................ 24 a. Số liệu của các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương ......... 25 c. Số liệu thuộc lưới Trắc địa biển .................................................... 31 3.1.2. Số liệu quốc tế ............................................................................ 35 3.2. Xác định các tham số kết nối giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS theo thời điểm xét .................................................................. 38 3.2.1. Xác định vận tốc chuyển dịch của các điểm thuộc lưới Châu Á Thái Bình Dương trong khung ITRF08 ................................................. 38 3.2.2. Xác định tọa độ các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong khung ITRF08, thời điểm 2015.0 ................................................. 39 3.2.3. Xác định các tham số kết nối giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS ..................................................................................... 41 vi 3.3. Kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS. . 46 3.4. Nhận xét, đánh giá về kết quả kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN2000 với Hệ quy chiếu ITRS .................................................................... 47 KẾT LUẬN .........................................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................51 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bẩy tham số chuyển đổi từ WGS-84 (G873) sang ITRF94 (năm 1994) ....................................................................................................................12 Bảng 3.1.Tọa độ các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong khung ITRF08, thời điểm 2011.704. .............................................................................28 Bảng 3.2.Tọa độ các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong khung ITRF08, thời điểm 2015.69 ................................................................................29 Bảng 3.3.Tọa độ các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong Hệ VN-2000 ..............................................................................................................31 Bảng 3.4. Thông tin các điểm thuộc lưới Trắc địa biển ...................................33 Bảng 3.5.Tọa độ các điểm thuộc Trắc địa biển trong khung ITRF05, thời điểm 2016.764 .....................................................................................................34 Bảng 3.6. Tọa độ các điểm thuộc Trắc địa biển trong Hệ VN-2000 ...............34 Bảng 3.7. Các tham số chuyển đổi từ ITRF2014 sang các ITRFyy tại thời điểm 2010.0 .................................................................................................................35 Bảng 3.8.Các tham số chuyển đổi từ ITRF2008 sang các ITRFyy tại thời điểm 2000.0 .........................................................................................................36 Bảng 3.9. Vận tốc chuyển dịch các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong khung ITRF08 ...............................................................................38 Bảng 3.10.Tọa độ các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương trong khung ITRF08, thời điểm 2015.0 .......................................................................40 Bảng 3.11.Các tham số chuyển đổi từ ITRF2008 sang VN-2000 tại thời điểm 2015.0...................................................................................................................41 Bảng 3.12.Các tham số chuyển đổi từ ITRF2008 về ITRFyy tại thời điểm 2015.0...................................................................................................................42 viii Bảng 3.13.Các tham số chuyển đổi từ ITRF2014 sang ITRF2008 tại thời điểm 2015.0...................................................................................................................43 Bảng 3.14. Tham số chuyển đổi từ khung quy chiếu ITRFyy sang Hệ VN-2000 tại thời điểm 2015.0 ............................................................................................44 Bảng 3.15. Kết quả tính chuyển tọa độ từ khung ITRF05 tại thời điểm 2016.764 sang Hệ VN-2000 ...............................................................................47 Bảng 3.16. Chênh lệch giữa tọa độ VN-2000 tính được với giá trị đã biết tại các điểm kiểm tra ...........................................................................................48 ix DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Giao diện trang ITRF .........................................................................10 Hình 3.1. Vị trí phân bố các điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương .....30 Hình 3.2. Vị trí phân bố các điểm thuộc lưới Trắc địa biển .............................32 Hình 3.3.Chênh lệch giữa tọa độ VN-2000 được tính chuyển từ khung ITRF05 so với giá trị tọa độ VN-2000 đã biết ..................................................49 x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT 1 Chữ viết tắt ITRS Tiếng Anh 2 ITRF 3 WGS84 International Terrestrial Reference System International Terrestrial Reference Fame World Geodetic System 4 PZ90 Parametry Zemli 1990 5 NGA 7 National Geospatial Intelligence Agency GLONASS Globalnoya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema GPS Global Positioning System 8 IGS 6 9 USAF 10 CRS 11 CRS 12 BCRS 13 GCRS 14 ETRS 15 TRS 16 IERS Tiếng Việt Hệ quy chiếu trái đất quốc tế Khung quy chiếu trái đất quốc tế Hệ quy chiếu trong hệ thống GPS Hệ quy chiếu trong hệ thống Glonass Cơ quan tình báo không gian địa lý quốc gia Hoa Kỳ Hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu của Liên bang Nga Hệ thống định vị toàn cầu của Hoa Kỳ Dịch vụ GNSS quốc tế The International GNSS Service The United States Air Force Không lực Hoa Kỳ Celestial Reference System Hệ quy chiếu sao Conventional Celestial Hệ quy chiếu sao quy ước Reference System The Barycentric celestial Hệ quy chiếu sao nhật tâm reference system The Geocentric Celestial Reference System Earth Terrestrial Reference System Terrestrial Reference System Hệ quy chiếu sao địa tâm The International Earth Rotation Service Cơ quan quốc tế về dịch vụ chuyển động quay Trái Đất Hệ quy chiếu cố định với trái đất Hệ quy chiếu trái đất xi TT Chữ viết tắt Tiếng Anh 20 LLR The International Earth Rotation and Reference Systems Service The International Union of Geodesy and Geophysics The International Astronomical Union Very Long Base Interpherometry Lunar Laser Ranging 21 SLR Satellite Laser Ranging 22 DoD The United States Department of Defence 23 DORIS Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite 17 IUGG 18 IAU 19 VLBI Tiếng Việt Cơ quan quốc tế về dịch vụ chuyển động quay Trái Đất và hệ quy chiếu Liên đoàn Trắc địa và Địa vật lý quốc tế Liên đoàn Thiên văn quốc tế Giao thoa vô tuyến cạnh đáy dài Đo khoảng cách Laze đến mặt trăng Đo khoảng cách laze đến vệ tinh Bộ Quốc phòng Mỹ Kỹ thuật đo tích hợp định vị vô tuyến quỹ đạo Doppler bằng vệ tinh xii THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Nghiêm Quốc Dũng Lớp: CH2ATĐ Khóa: 2 Cán bộ hướng dẫn: TS.Phạm Thị Hoa Tên đề tài: Nghiên cứu kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS Hệ quy chiếu quốc tế ITRS đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Trong xu thế đó, Việt Nam cần có mô hình toán học để chuyển đổi tọa độ giữa VN-2000 và ITRF nhằm nâng cao khả năng kết nối các thông tin không gian. Luận văn đã xác định được mười bốn tham số kết nối tọa độ giữa hệ VN2000 và các khung quy chiếu ITRF trong hệ ITRS dựa trên số liệu của 10 điểm thuộc lưới Châu Á - Thái Bình Dương. Kết quả kiểm tra cho thấy các tham số kết nối có độ tin cậy cao, đáp ứng được phần lớn các nhiệm vụ khoa học và thực tiễn với yêu cầu độ chính xác trung bình. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ý tưởng hình thành hệ quy chiếu quốc tế (ITRS) có tính đến sự thay đổi của các yếu gốc (gốc toạ độ, trục toạ độ...) do hiện tượng tuế sai, chương động, chuyển dịch cực trái đất và chuyển động kiến tạo đã thành hiện thực bởi cơ quan quốc tế về dịch vụ chuyển động quay của Trái Đất (IERS). IERS được thiết lập vào năm 1987 do sáng kiến của Liên đoàn Trắc địa và Địa vật lý quốc tế (IUGG) và Liên đoàn Thiên văn quốc tế (IAU). Đến năm 2003, tổ chức này được đổi tên Cơ quan quốc tế về dịch vụ chuyển động quay của Trái Đất và hệ quy chiếu, tuy nhiên tên viết tắt vẫn là IERS. Hiện thực hoá Hệ quy chiếu ITRS tại một thời điểm cụ thể được gọi là khung quy chiếu quốc tế (ITRF). Tất các các khung quy chiếu đều cung cấp tọa độ các trạm tại thời điểm nhất định và vận tốc chuyển dịch cho từng thành phần tọa độ. Hiện nay, lịch vệ tinh chính xác, toạ độ các trạm IGS, định vị điểm đơn...đều cho trong hệ ITRS. Hiện nay khu vực Châu Á - Thái Bình Dương cũng đã hình thành lưới toạ độ khu vực mà mỗi nước (trong đó có Việt Nam) có một số điểm tham gia mạng lưới. Các trị đo của lưới đều được chỉnh lý về lưới IGS và trong khung quy chiếu ITRF. Hiện nay Hệ quy chiếu quốc gia VN-2000 chưa được kết nối đối với Hệ quy chiếu ITRS và sự thiếu hụt này đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến cộng đồng trắc địa bản đồ ở Việt Nam bởi vì khung quy chiếu ITRF của Hệ ITRS được sử dụng rộng rãi, phổ biến hơn so với WGS-84. Đặc biệt, hiện nay hệ thống mạng lưới trạm GNSS CORS quốc gia đang được xây dựng; các trạm của mạng lưới sẽ được kết nối với mạng lưới IGS quốc tế nên sẽ có tọa độ 2 ITRF chính xác. Rõ ràng, để áp ứng được quy định pháp lý, dữ liệu tọa độ các trạm cần được chuyển về Hệ tọa độ VN-2000. Do đó, nghiên cứu kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 và Hệ quy chiếu ITRS rất có ý nghĩa về khoa học và thực tiễn. Hiện nay xu thế kết nối Hệ quy chiếu quốc gia với Hệ quy chiếu quốc tế ITRS là xu thế chủ đạo của phần lớn các nước trên thế giới. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1. Ý nghĩa khoa học Thành quả kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS sẽ góp phần đẩy mạnh việc ứng dụng các thành tựu về khoa học và công nghệ trong lĩnh vực tích hợp thông tin địa không gian. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Việc nghiên cứu kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 và Hệ quy chiếu ITRS rất có ý nghĩa vì hầu hết các số liệu toàn cầu mà Việt Nam thường xuyên khai thác như lịch vệ tinh chính xác, tọa độ các trạm IGS, định vị điểm đơn...đều cho trong Hệ ITRS. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đang triển khai Dự án “Xây dựng mạng lưới trạm định vị toàn cầu bằng vệ tinh trên lãnh thổ Việt Nam” với mục tiêu cơ bản và quan trọng bậc nhất là đảm bảo cung cấp dịch vụ số liệu hiệu chỉnh độ chính xác cao, phục vụ cho tất cả các ứng dụng xác định vị trí và dẫn đường trong chế độ thời gian thực dựa trên nền tảng truyền số liệu qua Internet. 3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 3.1. Mục tiêu Mục tiêu của Luận văn là xác định bộ tham số kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS. 3 3.2. Nhiệm vụ Để đạt được mục tiêu trên, Luận văn giải quyết các nhiệm vụ sau đây: - Tổng quan về Hệ quy chiếu VN-2000 và Hệ quy chiếu ITRS; - Hiện trạng kết nối hệ kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS; - Cơ sở lý thuyết kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS; - Lựa chọn nguồn số liệu đáp ứng yêu cầu bài toán kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với các Hệ quy chiếu ITRS; - Xác định bộ tham số kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với các Hệ quy chiếu ITRS; - Kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS và nhận xét, đánh giá kết quả. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng Đối tượng nghiên cứu của Luận văn là mối quan hệ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 và Hệ quy chiếu ITRS. 4.2. Phạm vi Phạm vi nghiên cứu của Luận văn là xác định bộ tham số kết nối tọa độ giữa Hệ quy chiếu VN-2000 với Hệ quy chiếu ITRS. 5. Phương pháp nghiên cứu 5.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết Luận văn sử dụng phương pháp phân tích các tài liệu về nguồn gốc, xuất xứ, đặc điểm, triển khai theo từng thời kỳ của các Hệ quy chiếu quốc tế ITRS. 4 Luận văn sử dụng phương pháp tổng hợp nhằm liên kết thông tin từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau để hình thành nên tổng quan về các Hệ quy chiếu quốc tế ITRS, tổng quan về chuyển đổi tọa độ giữa các khung quy chiếu trong cùng một Hệ quy chiếu quốc tế, tính chuyển giữa Hệ quy chiếu quốc tế với Hệ quy chiếu quốc gia VN-2000. 5.2. Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết Luận văn sử dụng phương pháp phân loại để sắp xếp nguồn tài liệu, tư liệu về Hệ quy chiếu trái đất ITRS, về Hệ quy chiếu quốc gia VN-2000, về các phương pháp tính chuyển tọa độ giữa các hệ quy chiếu theo quan điểm tĩnh và quan điểm động. Sự phân loại được thực hiện dựa trên các khía cạnh như lý thuyết chung về hệ quy chiếu, khung quy chiếu, lịch sử hình thành các hệ quy chiếu, các triển khai (các khung quy chiếu) trong từng Hệ quy chiếu ITRS, Hệ quy chiếu VN-2000, nguyên tắc chung để kết nối tọa độ giữa các Hệ quy chiếu theo quan điểm tĩnh và quan điểm động, các bộ tham số gốc để kết nối giữa Hệ quy chiếu trái đất quốc tế. Sau khi phân loại tư liệu, Luận văn tiến hành hệ thống hóa các tri thức theo một trật tự lo-gic trong bài toán kết nối tọa độ giữa các Hệ quy chiếu: Đầu tiêu là kết nối giữa các khung trên cùng một Hệ quy chiếu quốc tế ITRS, tiếp theo là kết nối Hệ quy chiếu quốc tế ITRS với Hệ quy chiếu quốc gia VN-2000. 5.3. Phương pháp thực nghiệm khoa học Luận văn sử dụng phương pháp thực nghiệm khoa học để tính toán xác định tham số kết nối giữa Hệ quy chiếu ITRS và Hệ quy chiếu VN-2000. Sau khi xác định được bộ tham số, Luận văn tiến hành kết nối tọa độ giữa hai Hệ và đánh giá độ tin cậy của bộ tham số xác định được. 5 6. Cơ sở số liệu, tài liệu Luận văn được hoàn thành trên cơ sở thu thập và sử dụng nguồn tư liệu, tài liệu thực tế đa dạng và phong phú. Số liệu và tài liệu liên quan thu thập tại Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam, báo cáo kết quả bình sai lưới Châu Á - Thái Bình Dương do nước Úc công bố,... 7. Cấu trúc của Luận văn Luận văn được xây dựng với bố cục gồm có 03 chương và 02 phần là Phần mở đầu và Phần kết luận, đánh máy trên khổ giấy A4. Ngoài ra, Luận văn còn kèm theo các bảng biểu, hình ảnh và phụ lục. 6 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG KẾT NỐI TỌA ĐỘ GIỮA CÁC HỆ QUY CHIẾU 1.1. Hệ quy chiếu ITRS Hệ quy chiếu là tập hợp các điều khoản, các quy ước kèm theo việc mô tả các mô hình cần thiết để định nghĩa gốc, tỷ lệ và định hướng các trục tọa độ cùng sự biến đổi của nó theo thời gian. Hệ quy chiếu trái đất bao gồm định nghĩa về hệ tọa độ không gian (3D) (có các tham số hình học xác định) và các tham số vật lý liên quan [1]. Khung quy chiếu là triển khai hệ quy chiếu trên thực tế bởi tập hợp các điểm tồn tại trên mặt đất (đối với khung quy chiếu trái đất) hoặc tồn tại trong không gian (đối với hệ quy chiếu sao), được quan trắc, xử lý và xác định tọa độ cùng sự thay đổi của chúng trong hệ quy chiếu đó [1]. Trước đây, hai khái niệm trên thường không phân biệt rõ ràng và thường sử dụng lẫn cho nhau. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực trắc địa đòi hỏi phải phân biệt rõ ràng những khái niệm trên [1]. Như vậy, một hệ quy chiếu được xây dựng bởi các quy tắc, quy định về hệ tọa độ, hệ thời gian và các tham số vật lý. Những quy định đó được mô tả chặt chẽ song chỉ mang tính lý thuyết, để nó tồn tại trên thực tế thì phải thực hiện quan sát hoặc đo đạc, tính toán để đảm bảo bằng tọa độ của các thiên thể (đối với hệ quy chiếu thiên thể) hoặc tọa độ của các điểm trên mặt đất (đối với hệ quy chiếu trái đất) xác định trong hệ quy chiếu đó, khi đó ta đã có một khung quy chiếu. Về bản chất, khung quy chiếu là thực thi một hệ quy chiếu [1]. Xác định hệ quy chiếu tức là xác định gốc toạ độ và hệ trục cơ sở toạ độ để dựa vào đó có thể biểu diễn được tất cả các điểm trong không gian.