Chương 1: Trái đất và cách biểu thị mặt đất docx

§1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT1.1.1 Hình dạng mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao nhất tới 8882m đỉnh Hymalaya, chỗ thấp nhất -11032m hố Marian ở Thái Bình Dương, gần Philipin Trong đó:

§1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI

ĐẤT1.1.1 Hình dạng

mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao nhất tới 8882m (đỉnh

Hymalaya), chỗ thấp nhất -11032m (hố Marian ở Thái Bình Dương, gần Philipin)

Trong đó: Đại dương chiếm 71%

Lục địa chiếm 29%

Đầu thế kỷ 20, người ta đưa ra lý thuyết quả đất có hình Geoid và dùng mặt này để biểu thị bề mặt quả đất

Mặt Geoid là mặt nước biển trung bình yên tĩnh, kéo dài

xuyên qua các lục địa hải đảo làm thành một mặt cong khép kín được gọi là mặt Geoid (Hay còn gọi là mặt thủy

Mặt Geoid có đặc tính:

+ Mặt Geoid không phải là mặt toán học

+ Tại mỗi điểm trên mặt Geoid đều vuông góc với

phương của đường dây dọi tại điểm đó

1.1.2 Kích thước

Do mặt Geoid không phải là mặt toán học, nên khi tính toán chúng ta phải dùng bề mặt khác với no,ù là một mặt toán học gần trùng với mặt Geoid, đó là mặt Elipxoid trái đất

Để xác định kích thước của trái đất người ta đưa ra

Mặt Elipxoid Trái đất là mặt elipxoid tròn xoay thay thế

- Tâm Elipxoid trùng với tâm Geoid

- Mặt phẳng xích đạo Elipxoid trái đất trùng với mặt phẳng xích đạo Geoid

- Thể tích Elipxoid trái đất = thể tích Geoid

- Tổng bình phương chênh cao từ mặt Elipxoid tới

Đặc điểm của Elipxoid:

- Elipxoid trái đất là một mặt biểu diễn được bằng

phương trình toán học và mọi tính toán Trắc địa (tọa

độ) thực hiện trên mặt này (Mặt quy chiếu)

- Tại mỗi điểm, bề mặt Elipxoid luôn vuông góc với phương pháp tuyến

Lưu ý: Phương pháp tuyến khác phương dây dọi (vì mặt

Geoid khác mặt Elipxoid

2 2

Y a

X

Vì bề mặt trái đất là bề mặt tự nhiên vô cùng phức tạp, vì vậy để biểu diễn lên mặt phẳng ta phải chiếu bề

mặt trái đất lên mặt Elipxoid hoặc mặt cầu rồi thu nhỏ

mặt cầu trái đất theo tỷ lệ mong muốn Bằng phép chiếu xuyên tâm ta tiếp tục chiếu hình cầu trái đất lên mặt trụ, mặt nón,… theo các phương pháp khác nhau Sau đó cắt mặt trụ, mặt nón,… theo một đường sinh được chọn

trước và trải ra mặt phẳng

Phương pháp chiếu này làm cho bề mặt quả đất bị biến dạng Sự biến dạng phụ thuộc vào điểm chiếu và các điểm trên mặt đất cũng như phương pháp chiếu

1.2.2 Định vị các điểm trên mặt đất

Vị trí không gian các điểm trên mặt đất được xác định bằng 2 yếu tố:

(x, y) trên mặt quy chiếu Elipxoid

2 Độ cao của điểm so với mặt Geoid

Để xác định vị trí các điểm A,B,C trong không gian ta chiếu chúng xuống mặt Geoid theo phương dây dọi ta được các điểm a, b, c

Trong trường hợp biểu diễn bề mặt trái đất trong một phạm vi không lớn, với yêu cầu độ chính xác không cao chúng ta không chiếu bề mặt trái đất lên mặt cầu mà chiếu trực tiếp lên mặt phẳng

B

A

C

c b

a

§1.3 HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA LÝ

Trong toán học cũng như trong trắc địa, để xác định toạ

độ của một điểm, chúng ta cần xác định quan hệ giữa điểm đó với một hệ trục được chọn làm gốc

Để xác định toạ độ địa lý của một điểm trên bề mặt trái đất, Giả sử phương pháp tuyến trùng với phương dây dọi và mặt Geoid trùng với mặt Elipxoid tròn xoay của trái đất

Các yếu tố được chọn làm gốc trong hệ toạ độ địa

lý như sau:

- Tâm O của trái đất được chọn làm gốc toạ độ

- Hai mặt phẳng gốc là mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt

phẳng xích đạo

Từ hình vẽ:

- P, P1: là cực Bắc và cực Nam của trái đất

- PP1: trục xoay của trái đất

- Q, Q1: là cực Tây và cực Đông của trái đất

- G (Greenwich): Vị trí đài thiên văn Greenwich ở ngoại ô

Để hiểu rõ hệâ toạ độ địa lý, chúng ta có một số khái

- Mặt phẳng kinh tuyến gốc là mặt phẳng kinh tuyến đi qua

G (Mặt phẳng kinh tuyến gốc chia trái đất ra làm hai nửa Đông bán cầu và Nam bán cầu)

- Mặt phẳng xích đạo là mặt phẳng vĩ tuyến đi qua tâm O của trái đất

Toạ độ địa lý của điểm M( M , M )

qua M

và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm M

(00  1800)

1800)

Kinh độ trắc địa L

Vĩ độ trắc địa B Cao độ trắc địa H

Quan hệ giữa toạ độ trắc địa B, L và thiên văn  , 

 

 cos

2 sin 171

".

0

B L

B H

§1.5 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN

OXYZ (HỆ T.Đ ĐỊA TÂM)

• Hệ tọa độ vuông góc không gian: là hệ thống gồm

điểm gốc toạ độ và 3 trục toạ độ X, Y, Z xác định

trong không gian Euclide 3 chiều: hệ quy chiếu này được sử dụng trong đo đạc vệ tinh và những bài toán trắc địa toàn cầu

§1.6 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG

Trong trắc địa hệ toạ độ vuông góc phẳng ngược với hệ toạ độ vuông góc Đề các; trục X theo phương đứng, trục

Y theo phương ngang

Qua nhiều thời kỳ khác nhau thì có những hệ tạo độ cũng khác nhau (ngay cả Việt nam cũng như thế giới)

yx

Để thể hiện một khu vực trên bề mặt trái đất lên mặt

phẳng người ta phải sử dụng các phép chiếu thông

Trong phép chiếu này trái đất được chia thành 60

đầu từ kinh tuyến gốc Greenwich sang đông vòng qua tây rồi trở về kính tuyến gốc

Mỗi múi chiếu được giới hạn bởi kinh tuyến tây và kinh tuyến đông Và kinh tuyến giữa của múi chiếu được gọi

là kinh tuyến trục đối xứng với 2 kinh tuyến biên

λT=60(n-1), λG=60.n-30, λP=60 .nVới n là số thứ tự của múi chiếu

P'

O P

Sau khi chia ra từng múi chiếu và xác định kinh tuyến

trục của mỗi múi chúng ta cho quả cầu trái đất tiếp xúc với mặt trong của một hình trụ ngang theo đường kinh

tuyến trục

Lấy tâm chiếu O là tâm trái đất lần lượt chiếu các múi lên mặt trụ từng múi một, sau đó vừa xoay vừa tịnh tiến hình cầu đến múi số 2 tương ứng với đoạn chắn cung trên xích đạo

K'

Đặc điểm của mỗi múi chiếu:

- Bảo toàn về góc

- Xích đạo được chiếu thành đường thẳng và làm trục Y

- Kinh tuyến trục(giữa) được chiếu thành đoạn thẳng và chọn làm trục X; X  Y

- Kinh tuyến trục không bị biến dạng sau khi chiếu

- Các kinh tuyến và vĩ tuyến khác bị thay đổi sau khi chiếu

- Càng xa kinh tuyến trục biến dạng càng lớn

Để toạ độ Y luôn dương người ta dời kinh tuyến trục

về phía Tây 500km, để X dương dời XĐ về Nam 10 000km

Ở Việt Nam hệ toạ độ Gauss được thành lập năm

1972 gọi là hệ toạ độ HN72, chọn Elipxoid quy chiếu

Kraxosky gốc đặt tại đài thiên văn Punkôvô (Liên Xô cũ) truyền toạ độ tới Việt Nam thông qua hệ toạ độ quốc gia

Trung Quốc.

1.6.2 Phép chiếu và hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM

(Universal Transverse Mercator)

Phép chiếu UTM sử dụng Elipxoid WGS 84

Thông số Elipxoid WGS 84

Phép chiếu UTM cũng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc nhưng không tiếp xúc với mặt Elipxoid tại kinh tuyến trục mà tiếp xúc (cắt mặt Elipxoid) tại 2 cát tuyến cách

kinh tuyến trục 180km.

Đặc điểm của mỗi múi chiếu.

- Bảo toàn về góc (đồng dạng)

- Xích đạo thành đường thẳng ngang  kinh tuyến trục

- Hai cát tuyến hệ số biến dạng m = 1 (không biến dạng)

1.6.3 Hệ độ cao

Độ cao của một điểm là khoảng cách tính theo phương dây dọi tới mặt Geoid (mặt phẳng thủy chuẩn chọn làm gốc)

A

B

Mặt thủy chuẩn giả định Geoid (mặt thủy chuẩn gốc) Elipxoid trái đất

- Nếu mặt chuẩn gốc là mặt Geoid, ta có độ cao tuyệt đối

- Nếu mặt thủy chuẩn là mặt giả định ta có hệ độ cao giả định

- Khoảng cách từ một điểm tới mặt Elipxoid theo phương

pháp tuyến gọi là độ cao trắc địa

- Hiệu số độ cao giữa 2 điểm là khoảng cách theo phương dây dọi giữa 2 mặt thủy chuẩn đi qua 2 điểm đó.

Trong trắc địa không đo được độ cao trực tiếp mà chỉ đo được chênh cao giữa các điểm.

Trước 1975, Bắc Việt Nam mặt thủy chuẩn gốc được chọn

đi qua trạm Nghiệm triều ở Hòn dấu – Đồ Sơn – Hải

Phòng Nam Việt Nam chọn mặt thủy chuẩn gốc Mũi nai –

Hà Tiên

Sau 1975, ở Việt Nam mặt thủy chuẩn gốc được chọn đi qua trạm Nghiệm triều ở Hòn dấu – Đồ Sơn – Hải Phòng

CÁC HỆ TỌA ĐỘ TẠI VIỆT NAM

• * Thời Pháp thuộc: Elipxoid Clark (Anh), điểm gốc tại Hà nội,

phép chiếu Bonne và hệ thống điểm toạ độ phủ trùm Đông

dương; làm cơ sở cho lập bản đồ 1/100.000 và 1/200.000 khu vực Đông Dương.

• * Miền Nam VN từ 1954-1975: hệ Indian 54 với Elipxoid

Everest (Anh), điểm gốc tại Ấn độ, phép chiếu UTM và hệ thống điểm toạ độ phủ trùm Nam Việt Nam, hệ độ cao Mũi Nai, Hà

Tiên;

• * Miền Bắc từ 1959 bắt đầu xây dựng hệ thống lưới Trắc địa và hệ quy chiếu và kết thúc năm 1972 => hệ HN-72 với Elipxoid

Krasovski , điểm gốc tại Punkovo chuyền về VN tại đài thiên

văn Láng HN (thông qua điểm Ngũ Lĩnh – Trung Quốc), phép chiếu Gauss- Kruger, hệ độ cao Hòn dấu, Hải phòng

• Quan hệ giữa độ cao Hòn dấu và đọ cao Mũi nai

Việt Nam

WGS-84 được định vị phù hợp với lãnh thổ Việt nam,

chính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà nội; phép chiếu

* Bản đồ là biểu hiện thu nhỏ của bề mặt trái đất lên mặt

phẳng theo một quy luật toán học xác định, thể hiện bằng các ký hiệu quy ước đặc biệt; trên đó trạng thái, sự phân

bố và mối quan hệ giữa các hiện tượng tự nhiên, kinh tế, văn hóa, xã hội được chọn lọc và khái quát hóa phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể của bản đồ

1.7.2 Phân loại bản đồ:

a Phân loại theo mục đích: Phổ thông, chuyên ngành

b Phân loại theo nội dung

* Bản đồ địa lý chung: Bản đồ Địa hình, Bản đồ Địa hình khái quát, Bản đồ Khái quát

* Bản đồ địa lý chuyên đề (gọi tắt là bản đồ chuyên đề):

Công nghiệp, Nông nghiệp, Du lịch, Địa chất, Thủy văn, Khí hậu, Thổ nhưỡng, Thực vật, Động vật…

c Phân loại theo tỷ lệ:

Bản đồ tỷ lệ lớn, trung bình, nhỏ

d Phân loại theo phạm vi diện tích

Toàn cầu, đại dương, lục địa, châu lục, quốc gia, tỉnh,

1.7.3 Tỷ lệ bản đồ

a) Định nghĩa:

Tỷ lệ bản đồ là tỷ số giữa chiều dài của một đoạn thẳng trên bản đồ với chiều dài nằm ngang tương ứng của nó ngoài thực địa (thực tế)

1

; 2000

1

; 1000

1

; 500

1

; 000

50

1

; 000

25

1

; 000

10 1

1.000.000

1

; 500.000

1

; 250.000

1

; 100.000

1

tt

bd

D M

1 D

Có hai loại thước tỷ lệ:

+ Thước tỷ lệ thẳng

+ Thước tỷ lệ xiên (cho độ chính xác cao hơn)

1.7.5 Biểu diễn địa vật trên bản đồ.

§1.8 CHIA MẢNH VÀ ĐÁNH SỐ HIỆU BẢN ĐỒ.

Để tiện cho việc đo vẽ, quản lý và sử dụng bản đồ người

ta đưa ra hệ thống ký hiệu riêng biệt đối với từng loại bản

đồ, từng khu vực Ký hiệu đó gọi là danh pháp bản đồ

(phiên hiệu, số hiệu)

Trên thế giới và ngay cả Việt nam đã từng tồn tại nhiều kiểu đặt danh pháp bản đồ khác nhau

Dưới đây trình bày cách chia mảnh và phiên hiệu (danh pháp) bản đồ theo kiểu hiện nay đang được sử dụng ở

Việt Nam

- Theo kinh tuyến chia trái đất ra các múi 60 (như vậy có 60 múi) và đánh số từ 1 ÷ 60.

Chú ý: Múi bản đồ khác múi chiếu Số thứ tự múi chiếu

được đánh số từ kinh tuyến gốc Greenwich (G) về phía

đông theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Còn ký hiệu

bản đồ (múi bản đồ) được đánh số từ kinh tuyến 180 0

về Tây sang Đông Như vậy số múi chiếu và số thứ tự

cột của tờ bản đồ 1:1.000.000 lệch nhau ±30 đơn vị

bản đồ 1:1.000.000 là 18 + 30 = 48

- Theo vĩ tuyến từ xích đạo về hai cực Bắc, Nam ta chia ra

1.8.1 Phiên hiệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1:1.000.000

Ô giao nhau giữa hàng và cột nói trên sẽ được biểu diễn thành 1 tờ bản đồ tỷ lệ 1/1.000.000

Sơ đồ chia mảnh sau thể hiện cách chia mảnh và đánh số hiệu các tờ bản đồ tỷ lệ khác nhau

III, IV

I, II

2 x 2 = 4

2 x 2 = 4 1 1.000

5.000

2.000 1

1.000.000

1 1

4 x 4 = 16

500 1

g, h, k

a, b, c

85, 86, 96

1, 2 , 12

16 x 16 = 256

1.8.2 Phiên hiệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1:500.000

Từ mảnh bản đồ 1:1.000.000 được chia ra thành 2x2 = 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000, và ghi ký hiệu A, B, C, D theo nguyên tắc từ trái qua phải từ trên xuống dưới

BA

1.8.3 Phiên hiệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1:250.000

1.8.5 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000

Từ mảnh bản đồ 1:100.000 chia ra thành 2x2 = 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 và đánh số 1, 2, 3, 4

F-48-96-D

(1:50.000)

D B

F-48-96

(1:100.000)

C A

1.8.6 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000

Từ mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000 chia ra thành 2x2 = 4 mảnh bản đổ tỷ lệ 1:25.000 và đánh số a, b, c, d

1.8.7 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000

Từ mảnh bản đồ 1:25.000 được chia ra thành 2x2 = 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 và đánh số 1, 2, 3, 4

1 3 4

F-48-96

(1:100.000) 6

5 7 8 9 10 11 13 14 15 16

1.8.9 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000

Từ mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 được chia ra thành 3x3 = 9 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 và đánh số tên gọi a, b, c, d, e,

h e b

k c f

1.8.10 Phiên hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000

Từ mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 được chia ra thành 2x2 = 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000 và đánh số tên gọi I, II, III, IV

1.8.11 Phiên hiệu mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1:500

6

5

10 11

13 14 15 16

Phụ lục hình ảnh

minh họa

GPS