Giáo trình Trắc địa cơ sở 1 (Nghề Trắc địa công trình - CĐTC)

Giáo trình trang bị cho các học sinh/sinh viên các nghề trên các kiến thức cơ bản trắc địa để giải các bài toán trắc địa cơ bản; các phép đo, công dụng và cấu tạo cơ bản của các thiết bị

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: TRẮC ĐỊA CƠ SỞ 1 NGHỀ: TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP

Quảng Ninh, năm 2017

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình “Trắc địa cơ sở 1” được biên soạn tổng hợp từ nhiều sách và giáo trình của nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy và là tài liệu cho học sinh/sinh viên nghề Trắc địa công trình, kỹ thuật xây dựng dân dụng và công nghiệp, cấp thoát nước Giáo trình trang bị cho các học sinh/sinh viên các nghề trên các kiến thức cơ bản trắc địa để giải các bài toán trắc địa cơ bản; các phép đo, công dụng và cấu tạo cơ bản của các thiết bị, dụng

cụ đo; khái niệm và phân loại, bình sai đơn giản các lưới khống chế đo vẽ; đọc, phân loại và

sử dụng tờ bản đồ, phân loại các phương pháp thành lập, độ chính xác của tờ bản đồ Từ đó giúp cho người học đọc, hiểu được quy trình, quy phạm trong trắc địa để đo đạc, tính toán thành lập lưới đo vẽ bản đồ địa hình

Căn cứ vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa công trình của nhà trường, tôi đã xây dựng và biên soạn giáo trình “Trắc địa cơ sở 1” dùng cho cả hai hệ Cao đẳng và Trung cấp gồm 8 chương, cụ thể như sau:

Chương 1 Những kiến thức trắc địa cơ bản

Chương 2 Định hướng đường thẳng

Chương 3 Lý thuyết sai số

Chương 4: Đo góc và thiết bị đo góc

Chương 5: Đo dài và thiết bị đo dài

Chương 6: Đo cao và thiết bị đo cao

Chương 7: Lưới khống chế đo vẽ

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Trắc địa cơ sở 1

Mã môn h ọc: MH 09

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

- Vị trí: Môn học Trắc địa cơ sở 01 là môn học thuộc môn học/ mô đun chuyên môn

- Tính chất: Là môn học lý thuyết, bài tập và thảo luận cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản nhất về trắc địa nói chung

- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Môn học ‘‘Trắc địa cơ sở‘‘có vai trò quan trọng, là những kiến thức nghề đầu tiên, là cơ sở lý luận để giải các bài toán trắc địa, các tình huống

xử lý phục vụ thi công của nghề trắc địa

Mục tiêu của môn học:

- Về kiến thức:

+ Trình bày được hình dạng, kích thước thật quả đất; Cách xác định vị trí của điểm trên hệ tọa độ cầu và hệ độ cao; Phân loại bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình; Các khái niệm góc định hướng, công thức tính chuyền phương vị và xác định tạo độ và độ cao của một điểm trên bản đồ; Các nguyên lý đo, cấu tạo, công dụng và các phương pháp đo đạc cơ bản: đo góc, đo dài và đo cao; Khái niệm, phân loại, điều kiện áp dụng các loại lưới khống chế đo vẽ; bày được các nội dung tờ bản đồ, phương pháp thành lập và độ chính xác của tờ bản đồ + Mô tả và phân biệt được quy trình các phép chiếu Gauss – Kriuger, phép chiếu UTM và hệ tọa độ vuông góc của nó; phép chiếu bằng, ảnh hưởng độ cong Trái đất đến kết quả đo dài và

đo cao, đo góc và biện pháp khắc phục

+ Phân biệt được các loại sai số trong đo đạc trắc địa để áp dụng các biện pháp khắc phục

- Về kỹ năng:

+ Giải được các bài toán về tỷ lệ, tính chuyền phương vị, các bài toán trắc địa cơ bản; tính toán sổ đo và đánh giá độ chính xác các kết quả đo đạc

+ Tính toán bình sai đơn giản các lưới khống chế đo vẽ đơn giản

+ Sử dụng được bản đồ địa hình vào các nội dung đơn giản, cụ thể

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Đọc, hiểu và có khả năng tự tra cứu được các quy trình, quy phạm trong trắc địa để đo đạc, tính toán thành lập lưới đo vẽ bản đồ địa hình

+ Có tính kỷ luật, kiên trì, nghiêm túc, trung thực trong học tập

Nội dung của giáo trình:

CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC TRẮC ĐỊA CƠ BẢN Mục tiêu:

- Trình bày được khái niệm, phân cấp, vai trò của trắc địa trong đời sống xã hội; Hình dạng, kích thước thật quả đất; Phân loại được các loại bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình; Các phép chiếu Gauss – Kriuger, phép chiếu UTM và hệ tọa độ vuông góc của nó; phép chiếu bằng; Sơ đồ phân mảnh, đánh số tờ bản đồ;

- Xác định vị trí của điểm trên hệ tọa độ cầu và hệ độ cao; Ảnh hưởng độ cong Trái đất đến kết quả đo dài và đo cao, đo góc và biện pháp khắc phục; Tọa độ khung của tờ bản đồ

- Có tính kỷ luật, kiên trì, nghiêm túc, trung thực trong học tập

Nội dung chính:

1 Khái niệm về trắc địa

1.1 Khái niệm

Trắc địa là khoa học về Trái đất mà nội dung cơ bản của nó là thông qua các phép

đo đạc nhằm xác định vị trí tương đối của các đối tượng trên bề mặt đất và biểu diễn chúng trên các loại bản đồ, bản vẽ

1.2 Phân cấp

Tùy theo phạm vi và mục đích đo vẽ, Trắc địa còn chia ra nhiều ngành hẹp:

- Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu hình dạng và kích thước quả đất, nghiên cứu sự

chuyển động ngang và chuyển động đứng của lớp vỏ quả đất, xác định tọa độ và cao độ các địa điểm trắc địa cơ bản của mỗi quốc gia để làm cơ sở cho việc thành lập bản đồ cho riêng mỗi nước Vì khu vực đo vẽ rất rộng lớn nên phải xét đến độ cong của mặt đất

- Trắc địa phổ thông: Nghiên cứu việc đo vẽ bản đồ một khu vực nhỏ trên mặt đất, vì

khu vực nhỏ nên có thể mặt đất ở đây như là mặt phẳng, do đó việc tính toán sẽ đơn giản hơn

- Trắc địa công trình: Nghiên cứu việc xây dựng lưới trắc địa cơ sở để phục vụ thiết

kế và thi công công trình, lập bình đồ tỉ lệ lớn và mặt cắt để phục vụ công tác thiết kế, hướng dẫn thi công lắp ráp phần vỏ và ruột công trình, lập bản vẽ nghiệm thu, quan sát sự biến dạng của công trình

- Trắc địa ảnh: Nghiên cứu các phương pháp chụp ảnh và khai thác các ảnh chuyên

đề để thành lập bản đồ địa hình

- Bản đồ học: Nghiên cứu việc thành lập các loại bản đồ chuyên đề

Phần giáo trình này nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên các ngành xây dựng thủy lợi, giao thông, kiến trúc một số kiến thức cơ bản về trắc địa phổ thông và trắc địa công trình, tức là những kiến thức về đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn của một khu vực nhỏ, đồng thời cũng cung cấp những kiến thức về trắc địa phục vụ xây dựng và thi công công trình

Để giải quyết nhiều nhiệm vụ khoa học kỹ thuật khác nhau, trắc địa đã sử dụng những kiến thức thuộc các ngành khoa học khác như: toán, lý, hóa, thiên văn, địa mạo, địa chất, chụp ảnh, tin học

2 Vai trò của trắc địa trong đời sống xã hội

2.1 Đối với xã hội

Thành quả của môn học trắc địa có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn đối với nền kinh tế quốc dân

Các loại bản đồ, bình đồ là cơ sở để thể hiện kết quả nghiên cứu của các ngành địa chất, địa lý, địa vật lý, địa mạo các loại bản đồ địa hình rất cần thiết cho các công tác quy hoạch, phân bố lực lượng lao động, thăm dò khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên, cần thiết cho việc thiết kế các loại công trình, qui hoạch đất đai, tổ chức sản xuất nông nghiệp, xây dựng hệ thống tưới tiêu trên đồng ruộng…

2.2 Đối với an ninh quốc phòng

Bản đồ địa hình cần thiết cho việc nghiên cứu lập kế hoạch, chỉ huy tác chiến…

2 3 Đối với các giai đoạn quy hoạch, thiết kế và xây dựng công trình

Sự phát triển của nền đại công nghiệp trong đó có ngành điện năng, luyện kim, xây dựng dân dụng và công nghiệp, giao thông thủy lợi đã đặt cho ngành Trắc địa công trình nhiều nhiệm vụ: Khảo sát, thi công, lắp ráp, và nghiệm thu các công trình xây dựng

Đối với ngành xây dựng, Trắc địa luôn giữ vị trí quan trọng hàng đầu, có thể thấy rõ điều này khi nghiên cứu các giai đoạn để thực hiện một công trình: một con đường quốc lộ, một chiếc cầu, một trạm thủy điện, một chung cư

Để thực hiện được một công trình trên mặt đất, công việc phải lần lượt trải qua 5 giai đoạn: qui hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu

+ Ở giai đoạn quy hoạch: Ví dụ qui hoạch thủy lợi người kĩ sư phải sử dụng những

bản đồ tỉ lệ nhỏ, trên đó sẽ vạch ra các phương án xây dựng công trình, vạch ra kế hoạch tổng quát nhất về khai thác và sử dụng công trình

+ Ở giai đoạn khảo sát: Người kĩ sư phải biết đề xuất các yêu cầu đo vẽ bản đồ tỉ lệ

lớn tại những khu vực ở giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng công trình

+ Ở giai đoạn thiết kế: Người kĩ sư phải có kiến thức về trắc địa để tính toán thiết kế

các công trình trên bản đồ, vẽ các mặt cắt địa hình

+ Ở giai đoạn thi công: Người kĩ sư phải có kiến thức và kinh nghiệm về công tác trắc

địa để đưa công trình đã thiết kế ra mặt đất, theo dõi tiến độ thi công hằng ngày

+ Ở giai đoạn nghiệm thu và quản lý công trình: Là giai đoạn cuối cùng, người kĩ sư

phải có hiểu biết về công tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước của công trình đã xây dựng, áp dụng một số phương pháp quan trắc để theo dõi sự biến dạng của công trình trong quá trình khai thác và sử dụng

2.4 Đối với công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên

Các loại bản đồ địa hình rất cần thiết cho công tác thăm dò, sử dụng và quản lý các tài nguyên thiên nhiên Công tác tổ chức quản lý và khai thác các nguồn tài nguyên thiên nhiên của một quốc gia

3 Lịch sử phát triển của trắc địa

Sự phát sinh và phát triển của ngành trắc địa gắn liền với quá trình phát triển của xã

hội loài người Trước Công nguyên người Ai Cập thường phải phân chia lại đất đai sau những trận lũ lụt của sông Nin, xác định lại ranh giới giữa các bộ tộc, do đó người ta đã sáng tạo ra phương pháp đo đất Thuật ngữ trắc địa theo tiếng Hy Lạp (Geodesie) cũng có nghĩa

là phân chia đất đai và khoa học về trắc địa ra đời từ đó Trải qua nhiều thời đại, cùng với những phát minh phát triển không ngừng của khoa học và kỹ thuật, môn học về trắc địa ngày càng phát triển Những phát minh ra kính viển vọng, kim nam châm, logarit, tam giác cầu… tạo điều kiện vững chắc cho sự phát triển của ngành trắc địa

Trong những thập kỷ gần đây, những thành tựu mới về khoa học kỹ thuật đã làm cho ngành Trắc địa có một bước phát triển mạnh, thay đổi về chất: những kỹ thuật thăm dò từ xa (viễn thám) đã cho phép thành lập bản đồ từ ảnh chụp máy bay, vệ tinh Nhiều nước công nghiệp phát triển đã chế tạo ra những máy trắc địa kích thước nhỏ, nhưng có nhiều tính năng hay và kết hợp giữa phần cơ và phần điện tử đã làm cho máy đo đạc trở nên nhỏ gọn chính xác cao và nhiều tính năng hơn Việc dùng máy tính điện tử để giải các bài toán trắc địa có khối lượng lớn, việc sử dụng các ảnh chụp từ vệ tinh hay các con tàu vũ trụ để thành lập bản

đồ địa hình là những thành tựu mới nhất của khoa học được áp dụng trong ngành trắc địa

Ở nước ta ngành Trắc địa đã phát triển từ lâu, nhân dân ta đã áp dụng những hiểu biết

về trắc địa vào sản xuất, quốc phòng: Những công trình xây dựng cổ như thành Cổ Loa là một minh chứng về sự hiểu biết trắc địa của nhân dân ta

Đầu thế kỷ XX sau khi thôn tính và lập nền đô hộ, người Pháp đã tiến hành công tác

đo vẽ bản đồ toàn Đông Dương nhằm mục đích khai thác tốt tài nguyên vùng này Việc đo đạc được tiến hành rất qui mô, áp dụng các phương pháp đo khoa học và các máy móc đo có chất lượng cao, những bản đồ, những hồ sơ còn lưu trữ đã nói lên điều đó

Trong thời kháng chiến chống thực dân, công tác trắc địa chủ yếu phục vụ cho mục đích quân sự như trắc địa pháo binh, công binh, trinh sát Sau khi cuộc kháng chiến thành công, Nhà nước ta đã rất quan tâm đến công tác trắc địa, Cục đo đạc bản đồ Nhà nước được

ra đời năm 1959 đã đánh dấu một bước trưởng thành của ngành Trắc địa Việt nam

Đội ngũ những người làm công tác trắc địa cũng ngày càng lớn mạnh Trước năm

1960 từ chỗ trong nước chỉ có vài chục kỹ thuật viên được đào tạo trong thời kỳ Pháp thuộc đang làm việc trong các ngành giao thông, thủy lợi, xây dựng tới nay đội ngũ các cán bộ trắc địa đã lên tới hàng ngàn người từ đủ mọi trình độ: Sơ cấp, trung cấp, kỹ sư, tiến sĩ về trắc địa Song song với việc cử người đi học ở nước ngoài, Nhà nước đã quyết định mở khóa

Kỹ sư Trắc địa đầu tiên tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào năm 1962 Việc đào tạo không ngừng lại ở bậc đại học mà đã bắt đầu đào tạo cán bộ trắc địa sau đại học Cục đo đạc bản đồ Nhà nước là cơ quan có chức năng đo vẽ bản đồ toàn quốc đã ban hành các qui phạm Trắc địa chung cho toàn quốc

Các bộ ngành cũng có những tổ chức trắc địa riêng, phục vụ cho công tác đo vẽ bản đồ tỉ

lệ lớn nhằm đáp ứng yêu cầu công tác thiết kế, thi công và quản lí công trình cho đơn vị mình

4 Những đơn vị thường dùng trong trắc địa

Trong trắc địa phải đo các đại lượng hình học như chiều dài, góc, diện tích, thể tích

và các đại lượng vật lý như gia tốc trọng trường, thời gian, các yếu tố khí tượng

4.1 Đơn vị đo dài

Năm 1791, Tổ chức đo lường Quốc tế lấy đơn vị đo dài là mét với quy định: “Một mét là chiều dài tương ứng với 4.10 -7 chiều dài kinh tuyến đi qua Pari” và chế tạo một thước chuẩn có

độ dài 1m bằng thép không gỉ, có độ giãn nở rất nhỏ đặt ở Viện đo lường Pari

Sau thế kỷ XIX, độ chính xác của thước chuẩn không còn đáp ứng được yêu cầu đo

lường các phần tử vô cùng nhỏ Năm 1960 quy định lại “Một mét là chiều dài bằng 1.650.763,73 chiều dài của bước sóng bức xạ trong chân không của nguyên tử Kripton-86, tương đương với quỹ đạo chuyển rời của điện tử giữa hai mức năng lượng 2P 10 và 5d 5 ”

1m = 10dm = 100cm = 1000mm = 1000.000m = 1000.000.000Nm

Ngoài ra một số nước còn dùng đơn vị đo dài khác: 1foot = 0,3048m, 1inch = 25,3mm, dặm và hải lý

4.2 Đơn vị đo góc

Trong Trắc địa thường dùng ba hệ đơn vị đo góc là Radian, độ và grad

- Rad là độ lớn của góc được tính bằng tỷ số giữa chiều chài cung chắn bởi góc và bán kính vòng tròn: 1800 =  rad

- Độ là góc ở tâm đường tròn chắn một cung tròn có chiều dài bằng 1/360 chu vi hình tròn 10 = 60’ = 3600’’

- Grad là góc ở tâm đường tròn chắn một cung tròn có chiều dài bằng 1/400 chu vi hình tròn 1g = 100c = 10000cc

- Quan hệ giữa các đơn vị đo góc: 1 góc tròn = 2 rad = 3600 = 400g

- Đơn vị đo diện tích thường dùng là m2, km2, ha: 1km2 = 106m2; 1ha = 104m2

5 Hình dạng và kích thước quả đất

5.1 Hình dạng tự nhiên

Mặt ngoài của quả đất có

dạng ghồ ghề, phức tạp bao gồm

các đại dương, lục địa và hải đảo,

trong đó biển đã chiếm tới 71%;

còn lục địa chỉ có 29%

Hố sâu nhất ở đáy đại

dương (Vũng Morena biển

Philipne) gần -11 km Hình 1.1 Bề mặt lồi lõm của Trái đất

Đỉnh núi cao nhất Everest (Himalaya) gần +9 km

Nếu ta tưởng tưởng trái đất như một quả bóng có bán kính là 3m thì vết gợn lớn nhất

trên bề mặt đất là 1cm Vì vậy ta coi bề mặt trái đất là nhẵn

5.2 Các mặt thủy chuẩn quy chiếu độ cao

Mặt nước biển yên lặng kéo dài xuyên qua các lục địa và hải đảo tạo thành một mặt cong kín gọi là mặt nước gốc (MNG) Mặt nước gốc có tính chất thẳng góc với phương của dây dọi

Hì nh 1.2 Mặt nước gốc và mặt nước gốc quy ước

Trong ngành Trắc địa, mặt nước gốc hay còn gọi là mặt thủy chuẩn được dùng làm mặt chiếu khi đo lập bản đồ và cũng được dùng làm mặt so sánh độ cao giữa các điểm trên mặt đất Mỗi quốc gia đều qui ước một mặt thủy chuẩn có độ cao là 00m cho nước đó và được gọi là mặt thủy chuẩn gốc, nó được dùng làm cơ sở so sánh độ cao trên toàn bộ lãnh thổ của nước đó

Ví dụ ở Việt Nam dùng mặt thủy chuẩn gốc ở Hòn Dấu, Đồ Sơn

Bản đồ của Việt Nam đều dùng hệ thống độ cao lấy từ mặt thủy chuẩn gốc ở Đồ Sơn Khi đo vẽ ở những khu vực hẻo lánh có diện tích nhỏ, chúng ta có thể dùng mặt nước gốc giả định, tức là dùng hệ thống độ cao giả định Lúc đó, toàn bộ độ cao tính được gọi là độ cao tương đối

Mặt nước giả định (Mặt nước gốc quy ước – MNGQƯ) là mặt nước song song với gốc và sẽ có độ cao chọn Ví dụ khi đo vẽ bản đồ một khu vực hẻo lánh, người ta có thể gán cho một điểm đặc biệt nào đó một độ cao tùy ý và từ đó mọi điểm trong công trường đều so với điểm độ cao vừa chọn

Sự phân bố vật chất trong lòng lớp đất không đồng đều và luôn thay đổi cùng với vận tốc và vị trí trục quay cũng luôn thay đổi nên hình dạng của quả đất cũng luôn thay đổi không theo một dạng toán học nào

Để tiện giải các bài toán Trắc địa, ta

có thể coi như mặt nước gốc có dạng bầu dục

hơi dẹt ở hai cực (hình 1.3) Mặt bầu dục

xoay được đặc trưng bằng bán kính lớn và

Để có mặt bầu dục xoay gần giống với mặt nước gốc ở quốc gia mình thì mỗi nước đều chọn một mặt Elipxoid cục bộ

Hình Elip tròn xoay có ý nghĩa quốc tế nhất hiện nay là WGS84 với: a = 637811m;

chứa kinh tuyến gốc

Greenwich Tọa độ địa lý của

điểm M được xác định bởi vĩ

độ của điểm M là Mvà kinh

độ của điểm M là M (hình

1.4)

Đường tọa độ cơ bản

của hệ tọa độ địa lý là kinh

Kinh tuyến là giao tuyến của mặt phẳng đi qua trục quay Trái đất với bề mặt quả cầu Trái đất

Kinh tuyến gốc là kinh tuyến đi qua đài Thiên văn Greenwich ở ngoại ô London

Vĩ tuyến là giao tuyến của mặt phẳng vuông góc với trục quay Trái đất với bề mặt quả cầu Trái đất

Vĩ tuyến gốc là giao tuyến của mặt phẳng vuông góc với trục quay Trái đất, đi qua tâm Trái đất với bề mặt quả cầu Trái đất Vĩ tuyến gốc chính là đường xích đạo

Kinh độ địa lýM của điểm M là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc với mặt phẳng chứa kinh tuyến qua điểm M Độ kinh địa lý đánh số từ kinh tuyến gốc 00 sang đông 1800 gọi là kinh độ Đông và từ kinh tuyến gốc 00 sang tây 1800 gọi là kinh độ Tây

Vĩ độ địa lý Mcủa điểm M là góc nhọn hợp bởi phương đường dây dọi qua điểm M với mặt phẳng xích đạo Vĩ độ địa lý đánh số từ xích đạo 00 lên phía Bắc 900 gọi là vĩ độ Bắc,

và từ xích đạo 00xuống phía Nam 900gọi là vĩ độ Nam

Điểm M trên hình 1.4 được tính theo kinh độ Đông và vĩ độ Bắc

Ví dụ: Vị trí cột cờ Hà Nội có tọa độ địa lý (21°01’57”N,105°50’23”E)

Độ kinh và độ vĩ địa lý được xác định từ kết quả đo thiên văn nên tọa độ địa lý còn được gọi là tọa độ thiên văn

6.2 Hệ tọa độ trắc địa

Hệ tọa độ trắc địa được xác

lập trên Elipxoid quả đất có gốc là

tâmo cùng hai mặt phẳng là mặt

phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh

tuyến gốc đi qua Greenwich Tọa độ

địa lý của điểm M được xác định

bởi vĩ độ của điểm M là M và kinh

độ của điểm M là M (hình 1.5)

Vĩ độ trắc địa (B) của điểm M

là góc nhọn tạo bởi pháp tuyến (n)

của mặt Elipxoid tại điểm đó với mặt

phẳng xích đạo, còn kinh độ trắc địa

(L) của nó là góc nhị diện hợp bởi

mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt

phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó Hình 1.5 Tọa độ trắc địa

Như vậy, khác với hệ tọa độ địa lý, trong hệ tọa độ trắc địa là lấy phương chiếu là phương pháp tuyến

6.3 Hệ độ cao

Trong trắc địa sử dụng hai hệ độ cao là hệ độ cao tuyệt đối và hệ độ cao tương đối

Độ cao tuyệt đối của một điểm trên mặt đất là khoảng cách tính theo đường dây dọi

từ điểm đó tới mặt nước gốc

Hình 1.6 Hệ độ cao

Khoảng cách từ A tới mặt nước gốc theo phương dây dọi là độ cao tuyệt đối của điểm A (HA) Khoảng cách từ B tới mặt nước gốc theo phương dây dọi là độ cao tuyệt đối của điểm B (HB)

Độ cao HA, HBcòn gọi là độ cao quốc gia của điểm A, điểm B Hệ thống độ cao quốc gia Việt Nam lấy độ cao gốc “00m” tại trạm nghiệm triều Hòn Dấu - Đồ Sơn - Hải Phòng

Những điểm nằm phía trên mặt nước gốc có độ cao dương (+), VD điểm A, B

Những điểm nằm phía dưới mặt nước gốc có độ cao âm (-)

Bản đồ của Việt Nam đều dùng hệ thống độ cao lấy từ mặt thủy chuẩn gốc ở Đồ Sơn Khi đo vẽ ở những khu vực hẻo lánh có diện tích nhỏ, hoặc khu vực độc lập chúng ta có thể dùng mặt nước gốc giả định, tức là dùng hệ thống độ cao giả định Lúc ấy toàn bộ độ cao tính được gọi là độ cao tương đối

Độ cao tương đối của một điểm trên mặt đất là khoảng cách tính theo đường dây dọi

từ điểm đó tới mặt nước gốc quy ước

Khoảng cách từ A tới mặt nước gốc quy ước theo phương dây dọi là độ cao tương đối của điểm A (H’

A), H’A = 0 Khoảng cách từ B tới mặt nước gốc quy ước theo phương dây dọi

là độ cao tương đối của điểm B (H’

7 Phép chiếu bản đồ và hệ tọa độ vuông góc

Để biểu thị các yếu tố địa hình (dáng đất), địa vật (các vật thể trên mặt đất như: Sông, núi, nhà cửa ) lên mặt phẳng tờ bản đồ sao cho chính xác, ít bị biến dạng nhất ta phải sử dụng phép chiếu hình bản đồ thích hợp, gọi tắt là phép chiếu bản đồ Các yếu tố địa hình, địa vật là tập hợp vô số điểm có quy luật nhất định trong không gian và ta chỉ cần biểu thị một

số điểm đặc trưng rồi dựa vào quy luật đó để nội suy, khái quát hóa các điểm khác

Thông thường quy trình chiếu bản đồ được tiến hành tuần tự theo hai bước:

Bước 1- Chiếu các yếu tố bề mặt đất lên mặt Elipxoid;

Bước 2 - Chuyển từ mặt Elipxoid sang mặt phẳng

Tùy theo vị trí địa lý của từng vùng lãnh thổ và yêu cầu về đặc điểm biến dạng mà áp dụng các phép chiếu bản đồ phù hợp Trong bài giảng này chỉ đề cập một số phép chiếu thông dụng

7.1 Hình ch iếu mặt đất lên mặt cầu và mặt phẳng

7.1.1 Hình chiếu lên mặt cầu

Khi chiếu các yếu tố trên bề mặt

đất lên Elipxoid, bề mặt Elipxoid là

cong, coi các tia chiếu từ tâm Elipxoid

là song song với nhau (hình 1.8)

- Nhược điểm: Không thuận

tiện khi vẽ, bảo quản và sử dụng Hình 1.7 Hình chiếu lên mặt cầu

7.1.2 Phé p chiếu mặt phẳng (bằng) và hệ tọa độ vuông góc quy ước

Trong phạm vi lãnh thổ

có bán kính 10km, coi bề mặt

Elipxoid là phẳng, các tia chiếu

từ tân Elipxoid là song song với

- Ưu điểm: Rất thuận tiện

trong đo vẽ, bảo quản và sử dụng Hình 1.8 Hình chiếu lên mặt phẳng

- Nhược điểm: Hình chiếu bị biến dạng tùy thuộc vào diện tích đo vẽ lớn hay nhỏ

Để làm giảm sai số biến dạng do phép chiếu ta phải chọn phương pháp chiếu thích hợp

7.1.3 Hệ tọa độ vuông góc quy ước

Khi đo vẽ bản đồ ở khu vực nhỏ và độc lập không

có hoặc xa lưới khống chế tọa độ Nhà nước, ta có thể giả

định một hệ tọa độ vuông góc giả định có trục X nằm gần

khu đo, gốc tọa độ nằm ở góc Tây Nam khu đo (hình 1.9)

Trong ngành Trắc địa – Bản đồ trên Thế giới và ngay

cả ở Việt Nam, qua các thời kỳ khác nhau cũng đã từng tồn

tại nhiều loại hệ toạ độ vuông góc phẳng khác nhau Vào nửa

cuối thế kỷ XX, Việt Nam chính thức sử dụng hệ toạ độ

vuông góc phẳng Gauss-Kriuger và được gọi là hệ toạ độ

vuông góc phẳng Gauss-Kriuger-HN72 (Hà Nội 1972) Từ

ngày 12 tháng 08 năm 2000 đến nay, Việt Nam đã và đang

chuyển từ hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kriuger-HN72

(Hà Nội 1972) sang hệ toạ độ vuông góc phẳng

UTM-VN2000 (Universal Transversal Mecators - Việt Nam 2000) Hình 1.9 Hệ tọa độ giả định

7.2 Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ phẳng vuông góc Gauss – Kriuger

7.2.1 P hép chiếu Gauss

Để thể hiện một khu vực lớn trên bề mặt Trái đất lên mặt phẳng, người ta sử dụng phép chiếu Gauss Phép chiếu Gauss là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc, có bán kính trong hình trụ ngang bằng bán kính trái đất

Trong phép chiếu Gauss, Trái đất được chia thành 60 múi, mỗi múi 60 mang số thứ tự

từ 1 đến 60 kể từ tuyến gốc Greenwich sang đông, vòng qua Tây bán cầu rồi trở về kinh tuyến gốc (hình 1.10) Mỗi múi chiếu được giới hạn bởi kinh tuyến tây và kinh tuyến đông (hình 1.11) Độ kinh địa lý của các tuyến tây, đông giữa các múi chiếu 60 thứ n được tính

theo công thức sau:

0

0

36

6

16

n n

 : Độ kinh địa lý của

các kinh tuyến tây của múi chiếu

Hình 1.11 Phép chiếu Gauss Hình 1.12 Hình chiếu Gauss

7.2.2 Hệ thống tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kriuger

Mỗi múi chiếu là một tọa độ

phẳng vuông góc Để không có trị số

hoành độ âm, thuận lợi cho việc tính

toán, người ta qui ước xê dịch trục X về

bên trái 500km (hình 1.12) Tung độ có

trị số dương kể từ gốc tọa độ 0 về phía

bắc và trị số âm từ gốc tọa độ về phía

nam Trái đất chia thành 60 múi, mỗi

múi chiếu 60 Để chỉ rõ tọa độ của một

điểm trên mặt đất nằm múi tọa độ nào

người ta ghi bên trái hoành độ số thứ tự

Ví dụ: Tọa độ của điểm M là (2.209km,18,146km) có nghĩa là M nằm ở nửa bên phải múi tọa độ thứ 18, cách xích đạo về phía Bắc 2.209km và cách kinh tuyến trục của múi thứ

18 một khoảng bằng 146km (hình 1.13)

Nước ta nằm ở Bắc bán cầu, trên múi tọa độ thứ 48, 49,50 nên có trị số X luôn luôn dương và Y có giá trị cả âm và dương, vì vậy để thuận lợi ho việc tính toán nước ta sử dụng

hệ tọa độ vuông góc đẩy lùi trục X sang về phía Tây 500km Để tiện cho việc sử dụng bản

đồ địa hình, tại khu vực biên giáp nhau giữa hai múi chiếu thường thể hiện cả hai lưới tọa độ rộng bằng một mạnh bản đồ ở mỗi bên

Hệ tọa độ Gauss ở Việt Nam được thành lập năm 1972 được gọi là hệ tọa độ Nhà nước

Hà Nội – 72 Hệ này chọn Ellipsoid quy chiếu Krasovski Gốc tọa độ đặt tại đài thiên văn Punkovo (Liên Xô cũ), truyền tọa độ tới Việt Nam thông qua lưới tọa độ quốc gia Trung Quốc

7.3 Phép chiếu UTM và hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM

7.3.1 Phép chiếu UTM

Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mecator) cũng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc nhưng không tiếp xúc với mặt Ellipsoid tại kinh tuyến trục như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó theo hai cát tuyến cách đều kinh

tuyến trục 180km (hình 1.14)

Hệ số biến dạng (m), hệ số

biến chiều dài trên hai cát tuyến m=1,

hệ số biến chiều dài trên kinh tuyến

trục m=0,9996 và hệ số biến chiều

dài ở vùng biên múi chiếu m >1

Cách chiếu như vậy sẽ giảm

được sai số biến dạng ở gần biên và

phân bố đều trong phạm vi múi chiếu

60 Đây chính là ưu điểm của phép

chiếu UTM so với phép chiếu Gauss Hình 1.14 Hình chiếu UTM

7 3.2 Hệ tọa độ thẳng vuông góc UTM

Trong hệ tọa độ thẳng vuông góc UTM trục tung được ký hiệu là x hoặc N (viết tắt của chữ North: hướng Bắc), trục hoành được ký hiệu là y hoặc E (viết tắt của chữ East : hướng Đông) Hệ tọa độ này cũng qui ước chuyển trục x về bên trái cách kinh tuyến trục 500km (hình 1.13) Còn trị số qui ước của gốc tung độ ở bắc bán cầu cũng là 0, ở nam bán cầu là 10.000km, có nghĩa là gốc 0 tung độ ở nam bán cầu được dời xuống đỉnh nam cực

Nước ta nằm ở bắc bán cầu nên dù tính theo hệ tọa độ Gauss hay hệ tọa độ UTM thì gốc tọa độ cũng như nhau Hiện nay tại các tỉnh phía nam vẫn còn sử dụng các loại bản đồ

do Cục Bản đồ của quân đội Mỹ sản xuất trước năm 1975 theo phép chiếu và hệ tọa độ UTM, lấy Ellipsoid Everest làm Ellipsoid quy chiếu, có điểm gốc tại Ấn Độ

Bắt đầu từ giữa năm 2001 nước ta chính thức đưa vào sử dụng hệ tọa độ quốc gia

VN–2000 thay cho hệ tọa độ Hà Nội-72 Hệ tọa độ quốc gia VN–2000 sử dụng phép chiếu UTM, Ellipsoid WGS-84 và gốc tọa độ đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính Hà Nội

8 Ảnh hưởng độ cong của quả đất tới công tác đo đạc trắc địa

Một mặt cầu khi được khai triển thành một mặt phẳng luôn bị rách hay bị nhăn Khi

biểu diễn quả đất hình cầu lên tờ giấy phẳng, tất nhiên cũng xuất hiện những biến dạng Những biến dạng này sẽ tạo ra các sai lệch Bằng hình học người ta đã chứng minh được các công thức xác định được lượng ảnh hưởng sai số này

8.1 Ảnh hưởng của độ cong Trái đất kết quả đo dài

Trong thực tế đo đạc, với các công cụ hiện đại dùng để đo khoảng cách mà con người đang có, thì việc đo chiều dài chỉ đạt độ chính xác cao nhất là 1/1.000.000; do đó trong khu vực đo vẽ có bán kính dưới 10 km, ta có thể coi như mặt thủy chuẩn là mặt phẳng mà hoàn toàn không ảnh hưởng gì tới độ chính xác đo chiều dài

8.3 Ảnh hưởng của độ cong Trái đất kết quả đo góc bằng

Trong lý thuyết lượng giác cầu đã chứng minh được: Tổng các góc đa giác trên mặt cầu lớn hơn tổng các góc đa giác trên mặt phẳng là ":

9 Khái niệm bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình

9.1 Khái niệm bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình

9.1.1 Bản đồ

Bản đồ là hình chiếu thu nhỏ và được khái quát hóa một phần bề mặt rộng lớn của quả đất lên mặt phẳng giấy theo phép chiếu hình bản đồ với những quy tắc biên tập khoa học Bản đồ thường sử dụng hệ tọa độ cầu, hệ độ cao GPS hoặc hệ tọa độ, độ cao Nhà nước (hình 1.15)

Theo mục đích sử dụng bản đồ được chia làm 3 loại:

+ Bản đồ phổ thông (Các loại bản đồ Thế giới, Bản đồ Châu lục, Bản đồ khu vực…dùng để giảng dạy ở phổ thông, dùng thông dụng cho tất cả mọi người yêu cầu độ chính xác thấp chỉ đúng hình dạng);

+ Bản đồ địa hình là bản đồ địa lý (Là cơ sở, nền tảng của tất cả các loại bản đồ);

+ Bản đồ chuyên đề là bản đồ thể hiện chuyên đề chính trên nền cơ sở địa lý (VD: Bản

đồ địa chính, Bản đồ địa chất, Bản đồ dân cư, Bản đồ thực vật, Bản đồ giao thông… dùng để nghiên cứu, sử dụng cho từng lĩnh vực, nghề nghiệp nhất định yêu cầu độ chính xác cao)

Theo tỷ lệ, bản đồ được chia thành 3 loại:

+ Bản đồ tỷ lệ nhỏ:

000 250

1 000

1000

+ Bản đồ tỷ trung bình:

000 25

1 000 100

9.1.2 Bình đồ

Khác với bản đồ, bình đồ biểu thị một khu vực nhỏ theo phép chiếu đơn giản, nghĩa là coi mặt quy chiếu tọa độ và độ cao là mặt phẳng nằm ngang Bình đồ thường có tỷ lệ lớn và được ứng dụng nhiều trong trắc địa công trình, ví dụ: Bình đồ của khu vực xây dựng, một tuyến giao thông, thủy lợi Tùy theo yêu cầu sử dụng mà bình đồ có thể sử dụng hệ tọa độ

độ, độ cao Nhà nước hoặc giả định độc lập (hình 1.16)

9.1.3 Mặt cắt địa hình

Mặt cắt địa hình là hình chiếu của mặt cắt dọc hoặc mặt cắt ngang của một tuyến địa hình lên mặt phẳng thẳng đứng Tương ứng ta được mặt cắt dọc hoặc mặt cắt ngang của tuyến địa hình (hình 1.17 và hình 1.18)

Bản đồ tỉ lệ lớn hay còn gọi là bình đồ Bản đồ tỉ lệ càng lớn thì trên bản đồ càng thể hiện được nhiều chi tiết địa hình, địa vật, ngược lại tỉ lệ càng nhỏ thì địa hình và địa vật chỉ thể hiện khái quát

Bản đồ tỉ lệ lớn rất tốt cho người sử dụng vì nó thể hiện mặt đất rất giống thực tế Song khi tỉ lệ bản đồ càng lớn thì công đo vẽ rất lớn; giá thành bản đồ sẽ tăng lên, mặt khác không thể chọn tỉ lệ bản đồ một cách tùy tiện, kích thước tờ bản đồ sẽ tăng lên khi tỉ lệ càng lớn, gây bất tiện cho người sử dụng

Vì những lí do trên mà khi quyết định chọn tỉ lệ đo vẽ cho một khu vực cần phải cân nhắc giữa những chi tiết nhỏ nhất của công trình có thể thể hiện được trên bản đồ với qui mô kích thước của tờ bản đồ Một sự lựa chọn sai tỉ lệ - quá lớn hoặc quá nhỏ - đều gây ra lãng phí Cần chú ý là mắt người chỉ có thể phân biệt được chiều dài lớn hơn hay bằng 0,1 mm, nghĩa là nếu có hai điểm cách nhau một khoảng nhỏ hơn 0,1 mm thì coi như hai điểm đó trùng nhau Vì thế độ dài 0,1 mm trên giấy được coi làm chuẩn để xác định độ chính xác của

tỉ lệ bản đồ.Ví dụ: bản đồ tỉ lệ 1/1000 có độ chính xác 0,1 m; bản đồ 1/2000 có độ chính xác

0,2 m

Hình 1.15 Bản đồ Việt Nam

1 cm trên bản đồ bằng 5m trên thực địa 5 10m 0 10 20 30 40m Đ-ờng bê tông, nhựa

T-ờng xây Nhà cấp 4? M? ? ! ? ? ? M9y170 t Bản đồ do Tr-ờng Cao đẳng nghề Bộ xây dựng

thành lập năm 2014 bằng ph-ơng pháp toàn đạc.

Tỷ lệ 1:500

Đ-ờng ranh giới

Cột điện 3 pha, 2 pha

Đ-ờng tàu Nhà đang phá dỡ

Cầu, cống

H-ớng n-ớc chảy

Ghi chú:

Hỡnh 1.16 Bỡnh đồ hiện trạng

Trong hệ thống lưới chiếu Gauss, mảnh bản đồ 1:1.000.000 được đánh dấu bao gồm ký hiệu của đai và ký hiệu của múi Ví dụ F- 48 tức là đai F múi 48

Trong hệ thống lưới chiếu UTM quốc tế, người ta đặt trước ký hiệu đai thêm chữ cái N đối với các đai ở phía Bắc bán cầu và chữ S đối với các đai ở Nam bán cầu

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 trong hệ VN-2000 có dạng X-yy yy), trong đó X là ký hiệu đai và yy là ký hiệu múi, phần trong ngoặc là phiên hiệu mảnh theo kiểu UTM quốc tế

(NX-Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 có phiên hiệu là F-48 (NF-48) Bản đồ 1:1.000.000 là cơ sở để tiếp tục phân mảnh và đánh số cho các bản đồ tỷ lệ lớn hơn

11.1.1 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:500.000

Mỗi mảnh của bản đồ 1:1.000.000 chia thành 4 mảnh của bản đồ tỷ lệ 1:500.000, mỗi mảnh có kích thước 2o x 3o được đánh dấu lần lượt từ trái sang phải, từ trên xuống dưới bằng các chữ cái A, B, C, D

Trong hệ thống lưới chiếu Gauss, số hiệu mảnh bản đồ 1:500.000 bao gồm số hiệu của mảnh 1:1.000.000 và ghép thêm chữ cái tương ứng

Theo kiểu UTM quốc tế, các phiên hiệu A, B, C, D được đánh số theo chiều kim đồng hồ bắt đầu từ góc Tây - Bắc

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 là phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000, phần trong ngoặc là phiên hiệu mảnh bản đồ đó theo kiểu UTM quốc tế

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 có phiên hiệu F-48-D (NF-48-C)

11.1.2 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:250.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 chia thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:250.000, mỗi mảnh có kích thước 1o x1o30’ ký hiệu bằng các số Ả rập 1, 2, 3, 4 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Theo hệ thống lưới chiếu Gauss, số hiệu mảnh bản đồ 1:250.000 bao gồm số hiệu của mảnh 1:500.000 và ghép thêm số thứ tự tương ứng

Theo kiểu UTM quốc tế, mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 chia thành 16 mảnh bản

đồ tỷ lệ 1:250.000, mỗi mảnh cũng có kích thước 1o x1o30’ ký hiệu bằng các số Ả rập 1,

2, 3, 4 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:250.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:250.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản

đồ tỷ lệ 1:250.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000, phần trong ngoặc là phiên hiệu mảnh bản đồ đó theo kiểu UTM quốc tế

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:250.000 có phiên hiệu: F-48-D-1 (NF-48-11)

11.1.3 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 chia thành 96 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000, mỗi mảnh có kích thước 30’x30’,được đánh số bằng chữ số Ả rập từ 1 đến 96 theo thứ tự

từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Theo hệ thống lưới chiếu Gauss, số hiệu mảnh 1:100.000 gồm số hiệu mảnh 1:1.000.000 và số thứ tự của nó

Theo kiểu UTM quốc tế, hệ thống bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được phân chia độc lập

so với hệ thống bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 gồm 4

số, 2 số đầu bắt đầu bằng 00 là số thứ tự của các múi có độ rộng 30’ theo kinh tuyến xuất phát từ kinh tuyến 75o Đ tăng dần về phía Đông (múi nằm giữa độ kinh 102o Đ và 102o 30’Đ là cột 54), 2 số sau bắt đầu bằng 01 là số thứ tự của các đai có độ rộng 30’ theo vĩ tuyến xuất phát từ vĩ tuyến 4o Nam bán cầu (vĩ tuyến -4o) tăng dần về phía cực (đai nằm giữa độ vĩ 8o và 8o30’ là 25)

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.00.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.00.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1000.000, phần trong ngoặc là phiên hiệu mảnh bản đồ đó theo kiểu UTM quốc tế

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 có phiên hiệu F-48-96 (6151)

11.1.4 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ kệ 1:50.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được chia thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000, mỗi mảnh bản đồ có kích thước 15’x15’, ký hiệu bằng A, B, C, D theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Theo hệ thống lưới chiếu Gauss, số hiệu mảnh 1:50.000 gồm số hiệu mảnh 1:100.000 và số thứ tự của nó

Theo kiểu UTM quốc tế, việc chia mảnh thực hiện tương tự, phiên hiệu mảnh bằng chứ số La Mã I, II, III, IV theo thứ tự bắt đầu từ mảnh góc đông - bắc theo chiều kim đồng hồ

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản

đồ tỷ lệ 1:50.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000, phần trong ngoặc là phiên hiệu mảnh bản đồ đó theo kiểu UTM quốc tế (phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 theo kiểu UTM quốc tế, cũng đặt theo nguyên tắc trên nhưng không có gạch ngang)

Ví dụ: Mảnh bản đô tỷ lệ 1:50.000 có phiên hiệu F-48-96-D (6151III)

11.1.5 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 chia thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000, mỗi mảnh có kích thước 7’30”x7’30”, ký hiệu bằng a, b, c, d theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Hệ thống UTM quốc tế không phân chia các mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 và lớn hơn Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 có phiên hiệu F-48-96-D-d

11.1.6 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 được chia thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000, mỗi mảnh có kích thước 3’45”x3’45”, ký hiệu bằng 1, 2, 3, 4 theo thứ tự từ trái sang phải,

từ trên xuống dưới

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 10:10.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 có phiên hiệu F-48-96-D-d-4

11.1.7 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được chia thành 256 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000, mỗi mảnh có kích thước 1’52,5”x1’52,5”, ký hiệu bằng số từ 1 đến 256 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 đặt trong ngoặc đơn

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 có phiên hiệu F-48-96-(256)

11.1.8 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000

Mỗi mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 được chia thành 9 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000, mỗi mảnh

có kích thước 37,5”x37,5”, ký hiệu bằng chữ La tinh a, b, c, d, e, f, g, h, k (bỏ qua i, j để tránh nhầm lẫn với 1) theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 gồm phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 chứa mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 đó, gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 trong mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 đặt trong ngoặc đơn cả ký hiệu của mảnh bản đồ

tỷ lệ 1:5.000 và mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 có phiên hiệu F-48-96-(256-k)

11.2 Phân mảnh và đánh số mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ lớn

Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn 1:1.000 và 1:500 chỉ được thành lập cho các khu vực nhỏ,

có thể thiết kế hệ thống phân mảnh và đặt phiên hiệu mảnh phù hợp cho từng trường hợp

cụ thể Ngoài ra, cũng có thể sử dụng cách phân mảnh và đặt phiên hiệu mảnh theo hệ thống chung như sau:

tỷ lệ 1:5.000, mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 và mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000

Ví dụ: Mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000 có phiên hiệu F-48-96-(256-k-IV)

Câu 6: Trình bày các khái niệm bản đồ, bình đồ, mặt cắt và tỷ lệ bản đồ?

Câu 7: Tính đổi chiều dài giữa bản đồ và mặt đất với số liệu sau:

Khi M= 500 và 1000

a, l1 = 1, 5 cm; l2 = 22, 5 cm ; l3 = 17, 5 mm

b, L1 = 25 m ; L2 = 0,155 km ; L3 = 125 m

Câu 8: Điểm A(,,H) nghĩa là gì? Nêu khái niệm của ,? (Hình vẽ minh họa)

Câu 9: A(120; 3; 25) nghĩa là gì?

Câu 10: Khái niệm ngành trắc địa là gì?

CHƯƠNG 2: ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG Mục tiêu:

- Mô tả được góc phương vị và ứng dụng của nó trong ngành trắc địa; trình bày được phương pháp xác định điểm và thao tác định hướng đường thẳng cũng như quy trình sử dụng địa bàn để xác định các hướng các điểm trên thực địa;

- Đọc được các điểm thể hiện trên bản đồ như địa hình, địa vật để xác định đúng hướng; Thực hiện các bài toán xác định tọa độ và độ cao trong trắc địa; Thực hiện các quy định, quy phạm về định hướng đường thẳng trong trắc địa;

- Có tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác

Nội dung chính:

Một đường thẳng muốn được xác định lên bản đồ cần

phải biết chiều dài và hướng của nó Trong đo đạc, để định

hướng một đường thẳng người ta đã qui ước chọn một hướng

làm chuẩn: hướng Nam hoặc hướng Bắc của đường kinh tuyến

quả đất Dựa vào hướng chuẩn này để xác định hướng của một

đường thẳng

1 Góc phương vị, mối quan hệ giữa các góc phương vị

Góc phương vị của một đường thẳng là một góc bằng kể

từ hướng Bắc đường chuẩn theo chiều kim đồng hồ đến hướng

của đường thẳng đó Góc phương vị đường thẳng MN là góc

AMN AMNcó giá trị từ 00≤ AMN≤ 3600 (hìh 2.1) Hình 2.1 Góc phương vị

- Góc phương vị lấy kinh tuyến của quả đất làm chuẩn thì được gọi là góc phương

vị thực Góc phương vị thực muốn biết phải tiến hành đo đạc thiên văn Gọi góc phương

vị thực của đường thẳng MN là góc A A có giá trị từ 00 ≤ A ≤ 3600(hình 2.2) Góc phương vị thực của cạnh NM: ANM = AMN  1800

- Góc phương vị của một đường thẳng nếu lấy hướng Bắc của kinh tuyến từ làm chuẩn sẽ được gọi là góc phương vị từ Góc phương vị từ đường thẳng MN là góc AT AT

có giá trị từ 00 ≤ AT ≤ 3600 (hình 2.3)

Hình 2.2 Góc phương vị Hình 2.3 Góc phương vị từ

Kinh tuyến thực và kinh tuyến từ thường không trùng nhau mà tạo với nhau thành

một góc lệch  và được gọi là góc từ thiên

Nếu kim nam châm lệch về phía Đông của kinh tuyến thực thì  có tên gọi là “góc từ thiên Đông” và có dấu + Nếu kim nam châm lệch về phía Tây thì  có tên gọi là “góc từ thiên Tây” và có dấu âm (-) Do độ từ thiên  biến động theo vị trí địa lý theo tình hình địa chất và các biến động trên mặt trời, giá trị và dấu của  thường được ghi chú vào phía dưới tấm bản đồ - đó là giá trị trung bình của  ở trong vùng nằm trong phạm vi của tờ bản đồ

- Góc phương vị của một đường thẳng lấy hướng Bắc của kinh tuyến trục giữa múi làm

chuẩn sẽ được gọi là góc phương vị Góc phương vị đường thẳng MN là góc αMN Góc phương

vị có giá trị từ 00 ≤ α ≤ 3600 (hình 2.4) Góc phương vị của cạnh NM: αNM = αMN  1800

Hình 2.4 Mối quan hệ giữa các góc phương vị

Kinh tuyến thực và kinh tuyến trục giữa múi thường không trùng nhau mà tạo với nhau thành một góc lệch  và được gọi là góc từ thiên

Nếu kinh tuyến trục lệch về phía Đông của kinh tuyến thực thì  có tên gọi là “độ gần kinh Đông” và có dấu + Nếu kinh tuyến trục lệch về phía Tây thì  có tên gọi là “độ gần kinh Tây” và có dấu âm (-)

Trong thực tế, ta chủ yếu đo được phương vị từ của cạnh, tại từng khu vực ta có số liệu hiệu chỉnh độ lệc từ và độ lệch kinh

Từ công thức (2.1) và (2.2) ta tính được góc phương vị của cạnh là công thức:

- Góc hai phương kí hiệu R, có giá trị biến thiên từ 00 đến 900

- Quy định: khi đọc tên góc hai phương phải đọc kèm theo hướng kẹp của nó Ví

dụ : 600- ĐB thì đọc là 600 Đông bắc

2.2 Mối quan hệ giữa góc phương vị và góc hai phương

Hình 2.8 Mối quan hệ giữa góc phương vị và góc hai phương

Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa góc phương vị và góc hai phương

Do vậy vấn đề tính chuyền phương vị cho các cạnh còn lại phải được đặt ở vị trí đầu tiên

Giả sử có tuyến đường đường chuyền như hình vẽ 2.9

Hình 2.9 Sơ đồ đường chuyền

Ta thấy rằng trong phạm vi nhỏ có thể coi gần đúng các kinh tuyến song song với nhau

Theo hướng tuyến từ I đến IV ta có : Pi+Ti=3600

Trong đó:

+ Góc kẹp bên phải gọi là góc kẹp phải kí hiệu là Pi

+ Góc kẹp bên trái gọi là góc kẹp trái kí hiệu là Ti

Hình 2.11 Sơ đồ đường chuyền

Ví dụ 3: Tính chuyền phương vị cho các cạnh? Đồ hình phát triển lưới là đường chuyền

hở như hình 2.11 Lưới đường chuyền hở, đo toàn bộ góc trái Có số liệu như sau:

Ví dụ 5: Viết công thức tính chuyền phương vị cho các cạnh của đường chuyền khép kín

(hình 2.13), đo toàn bộ góc ngoài? Biết đầu = AB

4 Hai bài toán trắc địa cơ bản

4.1 Bài toán trắc địa thuận

Cho biết: Toạ độ điểm A( xA,yA,HA), AB và dAB, vAB Tìm toạ độ điểm B(xB,yB,HB)?

HD

Hình 2.14 Biểu diễn vị trí điểm A, B

Từ hình vẽ 2.14, ta tìm được số gia toạ độ của cạnh AB

A B AB

A B AB

H H h

y y y

x x x

AB AB

AB

AB AB

AB

tgv d h

d y

d x

.

sin

cos

=

+

=

 +

=

+

=

 +

=

AB AB A AB A

B

AB AB

B AB A

B

AB AB

B AB B

B

tgv d H h H

H

d y y y

y

d x x x

x

.

sin

cos





(2.7)

4.2 Bài toán trắc địa nghịch

Cho biết: Toạ độ điểm A( xA,yA,HA), B( xB,yB,HB).Tìm AB và dAB, vAB?

AB

AB AB

AB

AB AB

d

h arctg v

Y d

x d





sin cos

(a)

(b)

(c) (2.9)

Từ (a), (b) ta lấy trung bình:

2

) ( )

d =  +  (2.11)

Để kiểm tra được việc tính phương vị của cạnh có chính xác không người ta thường sử dụng tính chiều dài bằng cạnh bằng công thức (2.9) và (2.10) Còn công thức (2.11) chỉ để kiểm tra nhanh chiều dài bằng của cạnh

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1#: Trình bày khái niệm góc phương vị, góc hai phương và mối quan hệ giữa góc phương vị với góc hai phương (vẽ hình minh họa)?

Câu 2: Tính chuyền phương vị cho các cạnh đường chuyền?

Tính góc hai phương cho các cạnh đường chuyền?

Câu 3: Tính chuyền phương vị cho các cạnh đường chuyền có đồ hình và số liệu như sau?

3 2

1 B A

Câu 4 Tính chuyền phương vị cho các cạnh của đường

chuyền khép kín? Biết số liệu như bảng sau: đầu = AB = 65 15 30

Câu 5 Tính chuyền phương vị cho các cạnh của đường

chuyền khép kín ? Biết số liệu như bảng sau: đầu = AB = 65 15 30

5

Câu 6: Giải bài toán thuận Cho:

Tính chuyền phương vị cho cạnh AC và toạ độ điểm C?

Câu 7: Giải bài toán nghịch Cho hai điểm khống chế có số liệu như sau:

A ( 561,668 ; 391,664; 10,125)

B ( 596,925 ; 516,785; 12,387)

Tính: 1 Góc định hướng cạnh AB: AB

2 Chiều dài nằm ngang của cạnh AB: SAB

3 Chênh cao giữa hai điểm A và B: hAB

4 Chiều dài nghiêng của cạnh AB: DAB

Câu 9: Tính chuyền phương vị và chuyển thành góc hai phương cho các cạnh cua đa giác

ABCDEF Biết =’ ’ và các góc đo có số liệu như bảng sau:

CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT SAI SỐ

Mục tiêu:

- Trình bày được khái niệm sai số và phân loại được các loại sai số trong đo đạc;

- Tính toán và khắc phục được các sai số trong quá trình đo đạc;

- Thực hiện quy định, quy phạm sử lý số liệu trắc địa; Có khả năng tính toán sai số

trong đo đạc trực tiếp

vị cùng loại được, khi đó người ta đo trực tiếp các đại lượng có liên quan rồi tính đại lượng cần tìm

Nếu một đại lượng nào đó được một người đo nhiều lần bằng cùng một máy, một phương pháp và cùng một điều kiện ngoại cảnh như nhau, thì kết quả thu được trong các lần đo có mức độ tin cậy như nhau, phép đo như vậy gọi là phép đo cùng độ chính xác

Nếu một đại lượng nào đó được đo nhiều lần bằng những điều kiện khác nhau (khác máy, khác phương pháp, khác người đo v.v.), thì những phép đo này gọi là phép đo không cùng độ chính xác

Các dạng đo và sai số của nó:

1.1.1 Đo trực tiếp

Đo trực tiếp là phép đo cho ngay giá trị bằng số của đại lượng cần đo Đo chiều dài một đoạn thẳng bằng thước thép, đo góc bằng máy kinh vĩ, đo góc phương từ bằng địa bàn, đo chênh cao bằng máy bình chuẩn, mà ta có nhịp nói đến ở những chương sau đều

 sẽ là sai số thực của kết quả đo lần thứ i là L i của đại lượng đó

Trong thực tế không phải đại lượng nào ta cũng biết giá trị thực, mà ta chỉ biết giá trị gần với giá trị thực nhất của nó, gọi là trị xác suất nhất (giá trị trung bình) Nếu gọi x là

giá trị xác suất nhất và L i là giá trị đo thì sai số xác suất nhất( số hiệu chỉnh) i:

i

 sẽ là sai số xác suất nhất của kết quả đo lần thứ i là L i của đại lượng đó

1.1.2 Đo gián tiếp

Đo gián tiếp là trường hợp đo trực tiếp những đại lượng khác rồi thông qua tính toán mà tìm giá trị gián tiếp cần tìm Ta thấy rõ ràng đại lượng đo gián tiếp là hàm của những đại lượng đo trực tiếp Ví dụ muốn biết chu vi một đường tròn ta đo trực tiếp đường kính rồi tính theo công thức L =.d Rõ ràng L là hàm của d

Nếu đường kính có sai số là∆d thì chu vi vòng tròn L sẽ có sai số ∆L, cụ thể là:

- Do dụng cụ và máy móc đo, nguyên nhân này chủ yếu là do bản thân dụng cụ đo kém chính xác Ví dụ như thước thép có chiều dài danh nghĩa là 20m, nhưng khi so sánh với thước mẫu, thước chỉ dài là 19,99m Như vậy, nếu không kiểm nghiệm thước thì cứ mỗi lần đo đều phạm phải sai số là -1cm (thiếu 1 cm)

- Do người đo, nguyên nhân này chủ yếu do giác quan và tay nghề người đo gây ra

- Do môi trường, nguyên nhân chủ yếu là do thời tiết và địa hình vùng đo làm ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo

1.3 Phân loại sai số

Có thể phân loại sai số theo nguyên nhân và tính chất của sai số Trong thực tế không thể tách được sai số theo từng nguyên nhân sinh ra sai số Vì thế chỉ nên phân loại theo tính chất của sai số

Sai số này sinh ra do những nguyên nhân xác định về trị số cũng như về dấu Sai

số hệ thống thường đo máy móc, dụng cụ đo gây ra Ví dụ khi dùng thước thép có chiều dài ngắn hơn so với thước tiêu chuẩn 1cm để đo một đoạn thẳng thì cứ mỗi lần đặt thước

sẽ phạm phải sai số là -1cm Như vậy, nếu phải đặt thước 5 lần mới hết chiều dài đoạn đo thì kết quả nhận được của phép đo này có sai số là 5 (-1cm) = -5 cm

Sai số hệ thống cũng có thể do nhiệt độ thay đổi gây nên như trường hợp kiểm

nghiệm thước ở nhiệt độ 20 0C nhưng khi đo thực tế nhiệt độ là 250C Ở nhiệt độ 250C bản thân thước đã dài thêm một lượng là ∆l = αl (250 - 200) trong đó α là hệ số nở dài của thước, l là chiều dài của thước

Nhìn chung, ta thấy đa số sai số hệ thống đều có thể biết được nếu trước khi đo đều kiểm nghiệm lại dụng cụ, máy móc đo

1.3.3 Sai số ngẫu nhiên

Sai số này sinh ra do những nguyên nhân khác nhau tác động đến kết quả đo theo những chiều hướng và độ lớn khác nhau Vì thế sai số ngẫu nhiên xuất hiện không có qui luật nhất định Ví dụ khi đo chiều dài bằng thước thép thì ngoài nguyên nhân do thước sai hay kém chính xác, nhiệt độ lúc đo khác lúc kiểm nghiệm còn có thể có nguyên nhân khác nữa là lực kéo thước không đều hay không đúng với lực cần và đủ làm căng thước, thước được kéo trên đất bằng phẳng hay gồ ghề, gió thổi mạnh hay yếu, người đọc số đo

ở hai đầu thước có kịp thời và chính xác hay không v.v Tất cả các nghuyên nhân đó tác động đồng thời trong khoảnh khắc lên số đọc ở hai đầu thước theo những chiều hướng và

độ lớn khác nhau Chính vì thế mà ta không thể biết được sai số ngẫu nhiên sẽ xuất hiện như thế nào, nên không thể có biện pháp loại trừ sai số ngẫu nhiên Như vậy, sai số ngẫu nhiên là sai số không thể tránh được trong kết quả đo Nó đóng vai trò quyết định mức độ chính xác của kết quả đo Sai số ngẫu nhiên tuy xuất hiện trong các kết quả đo không có qui luật nhưng khi nghiên cứu nhiều dãy kết quả đo có số lần đo khá lớn thì thường thấy sai số ngẫu nhiên tuân theo luật thống kê và có những tính chất đặc biệt sau:

2 Các đặc tính của sai số ngẫu nhiên

- Về trị số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên không vượt quá một giới hạn nhất định Giới hạn này phụ thuộc vào điều kiện đo và phương pháp đo

- Những sai số ngẫu nhiên có trị tuyệt đối nhỏ thường xuất hiện nhiều hơn những sai số ngẫu nhiên có trị tuyệt đối lớn

- Những sai số ngẫu nhiên có dấu dương và sai số ngẫu nhiên có dấu âm thường xuất hiện với số lần và độ lớn như nhau khi số lần đo khá lớn

- Số trung bình cộng của sai số ngẫu nhiên sẽ tiến đến "0" khi số lần đo tăng lên vô hạn Tính chất thứ tư là kết quả của 3 tính chất đầu và có thể viết dưới dạng biểu thức:

 

0 lim  =



→ n

n

Trong sai số thường dùng dấu tổng trị số là [ ] thay thế dấu∑

3 Các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác kết quả đo trực tiếp

Trong trắc địa một đại lượng thường được đo nhiều lần Mỗi lần đo cho một kết quả và những kết quả đo thường khác nhau chút ít Muốn biết mức độ chính xác của phép

đo và độ tin cậy của giá trị cuối cùng lựa chọn cho đại lượng đo đó, ta có thể dựa vào các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác sau đây:

3.1 Sai số trung bình bình cộng

Là trị trung bình của trị tuyệt đối các sai số thực trong dãi kết quả đo, nghĩa là :