Bài giảng môn Trắc địa đại cương

Đo là so sánh đại lượng cần đo với đại lượng được chọn làm đơn vị xem đại lượng cần đo lớn hơn hay nhỏ hơn đại lương được chọn làm đơn vị bao nhiêu lần, từ đó tính được kết quả đoĐo là so sánh đại lượng cần đo với đại lượng được chọn làm đơn vị xem đại lượng cần đo lớn hơn hay nhỏ hơn đại lương được chọn làm đơn vị bao nhiêu lần, từ đó tính được kết quả đo

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1-1: NHỮNG ĐƠN VỊ THƯỜNG DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA

I Khái niệm về phép đo

Đo là so sánh đại lượng cần đo với đại lượng được chọn làm đơn vị xem đạilượng cần đo lớn hơn hay nhỏ hơn đại lương được chọn làm đơn vị bao nhiêu lần, từ

đó tính được kết quả đo

II Các loại đơn vị đo thường dùng trong trắc địa

1 Đơn vị đo chiều dài

Đơn vị đo chiều dài cơ bản là mét Ký hiệu là m

Một mét là chiều dài ứng với 4.10 -7 chiều dài của kinh tuyến đi qua Paris

1m = 1000 mm1m = 100 cm1m = 10 dm1m = 10-3km

2 Đơn vị đo góc L

a Radian (Rad)

1Rad là độ lớn của góc phẳng ở tâm chắn

một cung tròn có chiều dài bằng bán kính

R

L Rad =

L: Là chiều dài cung

R: Bán kính vòng tròn

R

o

Quan hệ giữa các loại đơn vị đo góc

a Giữa Rad và độ – phút – giây

I Hình dạng của trái đất

1 Hình dạng tự nhiên của trái đất

trong đó đại dương chiếm 71,8% và lục địa chiếm 28,2% Đỉnh cao nhất làChomolungma cao 8882m, hố sau nhất là hố Marian sâu 11032m Để thuận lợi trongviệc nghiên cứu hình dạng và kích thước trái đất người ta đưa ra các khái niệm về cácmặt chuẩn quy chiếu độ cao

2 Các mặt chuẩn quy chiếu độ cao

a Mặt thủy chuẩn quả đất và mặt thủy chuẩn gốc

Mặt nước đại dương trung bình ở trạng thái yên tĩnh (không bị ảnh hưởng củagió và thủy triều ) trải dài xuyên qua lục địa, hải đảo tạo thành một mặt cong kínđược gọi là mặt thủy chuẩn quả đất Trong trắc địa thực hành sử dụng mặt thủy chuẩnlàm mặt chuẩn độ cao

Tuy nhiên để cho chuẩn xác, mỗi quốc gia bằng số liệu đo đạc của mình xâydựng một mặt chuẩn độ cao riêng gọi là mặt thủy chuẩn gốc ở Việt nam lấy mặt nướcbiển trung bình nhiều năm của trạm nghiệm triều ở đảo Hòn Dấu (Đồ Sơn – HảiPhòng) làm mặt thủy chuẩn gốc

Việc xác định chính xác Geoid chung cho toàn bộ trái đất là rất khó Trong thực

tế người ta chỉ xác định được Geoid gần đúng gọi là Kvazigeoid Mặt Kvazigeoid ởvùng đại dương và vùng lục địa chênh nhau khoảng từ 2 – 3m Kvazigeoid là mặtchuẩn của hệ độ cao thường và được dùng trong mạng lưới độ cao nhà nước

c Elipxoid trái đất và Elipxoid thục dụng

Vì mặt Geoid và Kvazigeoid không phải là một mặt toán học, trong khi đó các

số liệu trắc địa phải được tính toán, xử lý trên bề mặt toán học Vì lý do đó người tathay thế Geoid bằng một hình gần giống nó là Elip tròn xoay và gọi là Elipxoid tráiđất

*Elipxoid trái đất có những tính chất sau:

- Tâm trùng với tâm trái đất

- Thể tích bằng thể tích trái đất

- Mặt phẳng xích đạo trùng với Mặt

phẳng xích đạo của trái đất

- Tổng bình phương chênh cao giữa mặt

Elipxoid trái đất và mặt Geoid là nhỏ nhất

Geoid

b a

Việc xác định chính xác Elipxoid trái đất bằng phương pháp trắc địa đòi hỏiphải có số liệu đo đạc với mật độ lớn trên khắp bề mặt trái đất, công việc này hết sứckhó khăn Mặt khác trong lĩnh vực thành lập bản đồ địa hình, vị trí của mỗi quốc giatrên trái đất là khác nhau nên việc sử dụng chung một Elipxoid trái đất cho toàn bộ cácquốc gia có thể sẽ không phù hợp Do vậy bằng số liệu đo đạc của mình, mỗi quốc giaxây dựng cho mình một Elipxoid riêng gọi là Elipxoid thực dụng

II Kích thước trái đất

- Trong phạm vi nhỏ xem trái đất là hình cầu có bán kính trung bình 6371km

- Xét trong phạm vi rộng lớn xem trái đất là Elipxoid hai đầu hơi dẹt, người tadùng phương pháp cung kinh tuyến , cung vỹ tuyến (đo dài, đo góc, đo thiên văn vàđotrọng lực) để tính ra kích thước của Elipxoid trái đất Gồm 3 yếu tố đặc trưng là bán

Elipxoid trái đất Everest (Miền nam – trước giải phóng) và Kraxovski (Miền bắc trướcgiải phóng và cả nước sau giải phóng cho đến năm 2000) Từ tháng 8 năm 2000, trên

cơ sở của Elipxoid trái đất WGS – 84 cùng với kết quả đo đạc của mình Việt nam đãxây dựng một Elipxoid thực dụng riêng, nó là cơ sở toán học của hệ tọa độ mới VN-

2000 thay thế cho hệ tọa độ đã sử dụng trước đây HN-72 Điểm gốc của hệ tọa độquốc gia NOO đặt tại viện nghuên cứu địa chính – Hà Nội

- Kích thước của các Elipxoid trái đất như sau:

637729663782456378137

1:300,81:298,31:298,257223563

1-3: CÁC HỆ TỌA ĐỘ THƯỜNG DÙNG TRONG TRẮC

ĐỊA-ĐỘ CAO VÀ HIỆU SỐ ĐỊA-ĐỘ CAO

Để xác định vị trí của các điểm trên bề mặt đất, trong trái đất đã sử dụng nhiều

hệ tọa độ khác nhau ở phần này chỉ trình bày các hệ tọa độ thường dùng trong trắcđịa

I Hệ tọa độ địa lý: (ϕ,λ)

Trong hệ tọa độ địa lý nhận trái đất là hình cầu,

chọn tâm O của trái đất làm gốc tọa độ, hai mặt phẳng tọa

độ là mặt phẳngxích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc

1 Kinh tuyến:

- Đường kinh tuyến là giao tuyến của mặt phẳng chứa trục

quay của trái đất với bề mặt cầu

- Đường kinh tuyến đi qua đài thiên văn Grenuyt (Nước

Anh) được chọn làm đường kinh tuyến gốc

ϕ

λ

- Mặt phẳng chứa đường kinh tuyến gọi là mặt phẳng kinh tuyến

- Mặt phẳng chứa đường kinh tuyến gốc gọi là mặt phẳng kinh tuyến gốc

- Mặt phảng chứa đường vỹ tuyến gọi là mặt phẳng vỹ tuyến

- Mặt phảng chứa đường Xích đạo gọi là mặt phẳng Xích đạo

Từ các khái niệm trên, ta nhận thấy rằng: Bất kỳ một điểm nào trên bề mặt trái đất đều

có duy nhất một đường kinh tuyến và một đường vỹ tuyến đi qua nó

3 Tọa độ địa lý của một điểm

Tọa độ địa lý của một điểm được xác định bởi vỹ độ địa lý ϕ và kinh độ địa lý λ.

Ví dụ: Tọa độ địa lý của một điểm M được viết M(ϕM, λM)

- Kinh độ địa lý có giá trị từ 0o đến 180o về hai phía đông và tây bán cầu

Việt Nam nằn trong khoảng từ 102o KĐ đến 109o KĐ, từ 8o VB đến 23o30’VB

II.Hệ tọa độ trắc địa (B,L)

Hệ tọa độ trắc địa được xác lập trên

Elipxoid trái đất có gốc là tâm O, hai mặt phẳng

tọa độ là mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh

tuyến gốc Tọa độ trắc địa của điểm M được xác

định bởi vỹ độ trắc địa B và kinh độ trắc địa L Ký

hiệu là M(BM,LM)

Vỹ độ trắc địa B của điểm M là góc hợp

bởi phương pháp tuyến của mặt Elipxoid trái đất

B L

đi qua M (n) với mặt phẳng xích đạo Kinh độ trắc địa L của điểm M là góc nhị diệntạo bởi mặt phẳng kinh tyến gốc và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm M

III Hệ tọa độ vuông góc phẳng

1 Hệ tọa độ Vuông góc phẳng Gauss - Kruger

Hệ tọa độ Vuông góc phẳng Gauss – Kruger dựoc thành lập trên cơ sở của phươngpháp chiếu Gauss – Kruger như sau:

- Chia trái đất thành 60 (hoặc 120) múi, mỗi múi có kinh sai 6o (hoặc 3o) và đượcđánh số thứ tự từ 1 đến 60 (hoặc 120) từ phía đông sang phía tây Trong mỗimúi có một kinh tuyến đi qua giữa múi và được gọi là kinh tuyến giữa múi haykinh tuyến trục Kinh độ của kinh tuyến trục là:

- với cách chia múi 6o : (n-1) x 6o + 3o hay (n x6o)– 3o

- với cách chia múi 3o : (n-1) x 3o + 1o30’ hay (n x3o)–1o30’

Trong đó n là số thứ tự múi

- Cho quả cầu tiếp xúc với mặt trong của một hình trụ nằm ngang theo đườngkinh tuyến trục của múi số 1, lấy tâm chiếu là tâm trái đất chiếu múi 1 lên mặttrong của hình trụ Tịnh tiến và xoay quả cầu cho kinh tuyến trục của múi 2 tiếpxúc với mặt trong của hình trụ và tiếp tục chíêu Cứ tiến hành như vậy cho đếnmúi cuối cùng

- Cắt hình trụ theo hai đường sinh

KK rồi trải ra mặt phẳng, như vậy

toàn bộ bề mặt cầu của trái đất đã

- Chiều dài kinh tuyến trục không

bị biến dạng, chiều dài các kinh

tuyến còn lại và các vỹ tuyến bị

biến dạng Tại ác điểm cáng xa

kinh tuyến trục bị biến dạng càng

nhiều

- phương pháp chiếu này đã biến

bề mặt cầu liên tục của trái đất

thành bề mặt bị biến dạng và gãy

ở hai cực trên mặt phẳng

* Nhận xét:

Nếu chọn gốc O làm gốc tọa độ

thì các điểm nằm ở phía tây của múi sẽ

có giá trị Y âm, để khắc phục người ta

Y = 18 576120.173m

Ta biết được: M thuộc múi thứ 18

Kinh tuyến trục của múi có độ kinh là (18 x 6o) – 3o = 105o

M nằm ở bắc bán cầu, cách xích đạo 210913.261m và nằm ở phía đôngcủa múi (vì có Y = 576120.173m > 500000m)

2 Hệ toạ độ vuông góc phẳng UTM

Phép chiếu UTM cũng là phép chiếu hình trụ ngang như phép chiếu Gauss –Kruger nhưng để giảm độ biến dạng về chiều dài và diện tích người ta sử dụng hình trụngang có bán kính nhỏ hơn bán kính của hình cầu Do vậy mặt cầu không tiếp xúc vớimặt trong của hình trụ mà cắt hình trụ theo hai đường cong đối xứng qua kinh tuyếntrục và cách kinh tuyến trục 180km Kinh tuyến trục nằm ngoài mặt trụ còn hai kinhtuyến biên phần gần hai cực thì ở ngòai mặt trụ còn phần giữa nằm trong mặt trụ

Như vậy, sau khi chiếu cả kinh tuyến trục và hai kinh tuyến biên đều bị biếndạng Tỷ lệ chiếu của kinh tuyến trục là 0.9996 còn hai kinh tuyến biên là lớn hơn 1

So với phép chiếu Gauss thì phép chiếu UTM co độ biến dạng phân bố đồng đều vànhỏ hơn

Sau khi chiếu cũng thu được các hệ trục tọa độ vuông góc tương tự như trongphép chiếu Gauss – Kruger

Hệ tọa độ VN-2000 sử dụng hệ tọa độ vuông góc UTM

3 Hệ tọa độ vuông góc quy ước

Khi đo đạc, thành lập bản đồ trên một vùng đất nhỏ hẹp, độc lập ta có thể dùng

hệ tọa độ vuông góc quy ước Trong hệ này quy định chiếu dương của trục X phảitrùng với hướng bắc và gốc tọa độ phải nằm ở góc tây nam của khu vực đo

IV Hệ tọa độ cực

Để xác định vị trí mặt phẳng của một điểm trên bề mặt trái đất người ta còndùng hệ tọa độ cực

Hệ tọa độ gồm: - 1 điểm đã biết tọa độ gọi là gốc cực (A)

- 1 hướng cố định gọi là hướng cực (AB)

D Được viết M(β, D).

cạnh cực theo chiều thuận kim đồng hồ

-Mặt thủy chuẩn gốc là mặt Geoid ta

có độ cao tuyệt đối (còn gọi là độ cao

thường)

-Mặt thủy chuẩn gốc là mặt Elipxoid

trái đất ta có độ cao trắc địa

-Mặt thủy chuẩn gốc là mặt thủy

chuẩn giả định ta có độ cao giả định

Độ cao của một điểm ký hiệ là H Ví dụ HA là độ cao của điểm A

D – Là chiều dài ngang của đoạn thẳng đó ngoài thực địa

* Cấu tạo

Trên một đoạn thẳng AB chia ra các đoạn thẳng bằng nhau, tuỳ theo tỷ lệ củathước mà chọn độ lớn của các đoạn sao cho tương ứng với một giá trị chiều dài chẵnngoài thực địa, thông thường chọn bằng 2cm Mỗi một đoạn nhỏ 2cm này được gọi làmột đơn vị cơ bản

Trên đvcb đầu tiên chia thành 10 phần bằng nhau, mỗi phần tương ứng với1/10đvcb Như vậy độ chính xác của thước là 1/10đvcb, khi sử dụng ta ước đọc đến1:100đvcb.

Trên các phân đoạn của thước ta ghi giá trị thực địa, tính từ gốc 0 về bên trái vàbên phải thước như hình vẽ

* Cách sử dụng

Muốn xác định chiều dài thực địa của một đoạn ab nào đó trên bản đồ, đặt haiđầu của compa đo vào a và b, giữ nguyên khẩu độ và đặt compa lên thước sao cho đầubên phải đúng vào một giá trị chẵn đồng thời đầu bên trái rơi vào đvcb đầu tiên Ví dụnhư trên hình vẽ ta đọc số như sau:

Phần đvcb chẵn: 30mPhần 1/10đvcb: 6mPhần 1/100đvcb: 0.7m (Giá trị này ước đọc) Tổng cộng: 36.7m

* Cách sử dụng

đầu của compa đo vào a và b, giữ nguyên khẩu độ và đặt compa lên thước sao cho đầubên phải đúng vào một giá trị chẵn đồng thời đầu bên trái rơi vào đvcb đầu tiên và cắtvào một đường xiên nào đó Như trên hình vẽ ta sẽ đọc được:

Phần đvcb chẵn: 30mPhần 1/10đvcb : 6mPhần 1/100đvcb: 0.7mPhần ước đọc 1/1000đvcb: 0.05m

Tổng : 36.75m

1-5: CHIA MẢNH VÀ ĐÁNH SỐ HIỆU BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH CƠ BẢN

Vì kích thước của tờ bản đồ địa hình là có hạn ( thường là 50x50cm hay60x60cm) nên để biểi thị một vùng đất rộng lớn phải có nhiều mảnh bản đồ ghép lại

Để tiện trong việc đo vẽ, quản lý và sử dụng người ta quy định một hệ thống ký hiệuriêng biệt cho từng loại bản đồ với từng khu vực và tỷ lệ khác nhau Hệ thống ký hiệu

đó gọi là hệ thống số hiệu mảnh bản đồ (hay còn gọi là danh pháp bản đồ)

Trước đây, chúng ta sử dụng hệ HN-72 và đã thành lập một hệ thống danh phápbản đồ Hiện nay, chúng ta sử dụng hệ VN – 2000 nên danh pháp của các tờ bản đồcũng có phần thay đổi ở trong phần này giới thiệu hệ thống danh pháp trong hệ VN-2000

Tờ bản đồ có tỷ lệ nhỏ nhất làm cơ sở chia mảnh và lập danh pháp trong hệthống chia mảnh bản đồ địa hình cơ bản của nước ta là tờ bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000

-Từ Xích đạo về cực Bắc chia thành các đai có vỹ sai là 4o, tất cả có 22 đai và phầnchóp cực bắc Tương tự như vậy, về phía cực Nam cũng có 22 đai và chóp cực Nam.Đánh ký hiệu A, B, C,D, bắt đầu từ Xích đạo về phía 2 cực, bỏ qua chữ O và I đểtránh nhầm với số 0 và số 1

-Các cột và các đai cắt nhau tạo thành các ô hình thang cong có kích thước 6o x 4o

và được lập thành một mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000

-Theo hệ VN – 2000, số hiệu của mảnh bản đồ 1:1.000.000 gồm chữ cái ký hiệuđai ghép với số thứ tự cột bằng dấu gạch ngang, bên cạnh của số hiệu theo VN-2000 là

số hiệu theo kiểu UTM quốc tế

-Số hiệu theo UTM ở tỷ lệ này cũng gíông như VN-2000 nhưng phía trước ký hiệuđai thêm chữ N với các mảnh bản đồ nằm ở bắc bán cầu và thêm chữ S với các mảnh

ở Nam bán cầu

-Số hiệu mảnh bản đồ trong VN-2000 có dạng như sau: X-yy(NX-yy)

Trong đó: X là ký hiệu đai theo vỹ tuyến

yy là số thứ tự cột theo kinh tuyến(NX-yy) là số hiệu theo UTM quốc tế

-Nếu tính cả phần hải đảo, Việt nam có độ vỹ từ khoảng 7o đến 23o30’VB nên nằm

ở các hàng B, C, D, E, F Về kinh độ từ 102o KĐ đến 113o KĐ nên thuộc các cột 48,

49, 50

Không tính phần hải đảo ==>(ϕ từ 8o đến 23o30’VB, λ từ 102o KĐ đến 109o KĐ )

2 Bản đồ tỷ lệ 1:500.000

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500.000, mỗi mảnh có kích thước 2ox3o và ký hiệu bằng chữ cái

A, B, C, D theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên

xuống dưới

- Theo kiểu UTM cũng ký hiệu là A, B, C,

D nhưng được đánh theo chiều kim đồng hồ bắt

- Theo kiểu UTM chia mảnh bản đồ 1:1.000.000 ra thành 16 mảnh bản đồ1:250.000 có kích thước 1ox1o30’ và ký hiệu bằng các số ả rập từ 1, 2, 3, 4, đến 16theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới.

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:250.000 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ1:500.000, gạch nối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:250.000 Phần trong ngoặc là theokiểu UTM

VD: C-48-D-3(NC-48-15)

4 Bản đồ tỷ lệ 1:100.000

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 thành 96 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000,mỗi mảnh có kích thước 30’x30’ và ký hiệu bằng các số ả rập từ 1 đến 96 theo thứ tự

từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ1:1000.000, gạch nối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:100.000 Phần trong ngoặc là theokiểu UTM

- Theo kiểu UTM thì hệ thống bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được phân chia độc lập với

hệ thống bản đồ tỷ lệ 1:1.000.000 Theo kinh tuyến chia trái đất thành các múi có kinhsai 30’, theo vỹ tuyến chia trái đất thành các đai 30’ Các múi và đai cắt nhau tạo thànhcác ô hình thang cong có kích thước30’x30’ Số thứ tự của các múi bắt đầu là 00 vàđược đánh từ múi xuất phát từ 75oĐ tăng dần về phí đông; số thứ tự của các đai bắtđầu là 01 và được đánh từ đai xuất phát từ 4oN ve 2 cực Số hiệu của mảnh bản đồ tỷ

lệ 1:100.000 theo UTM gồm 4 chữ số, hai số đầu là số thứ tự của múi tiếp theo là hai

số của thứ tự đai

VD: C- 48 – 85 (5425)

5 Bản đồ tỷ lệ 1:50.000

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000

thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000, mỗi

mảnh có kích thước 15’x15’ và ký hiệu bằng

chữ cái A, B, C, D theo thứ tự từ trái sang

phải, từ trên xuống dưới

- Theo kiểu UTM cũng chia như trên

nhưng ký hiệu là I, II, III, IV và được đánh

theo chiều kim đồng hồ bắt đầu từ góc đông

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000

thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000, mỗi

mảnh có kích thước 7’30”x7’30” và ký

hiệu bằng chữ thường a, b, c, d theo thứ

tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới

- UTM không chia loại bản đồ tỷ lệ

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:10.000 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:25.000,gạch nối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:10.000

VD: C-48- 85 – C – c – 3

8 Bản đồ tỷ lệ 1:5.000

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000 thành 256 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000, mỗimảnh có kích thước 1’52”5x1’52”5 và ký hiệu bằng chữ số 1, 2, 3, đến 256 theo thứ

tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới (16 hàng x 16 cột)

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:5.000 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:100.000,gạch nối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:5.000 để trong ngoặc đơn

VD: C-48- 85 – (256 - a)

10 Bản đồ tỷ lệ 1:1.000

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000 và ký hiệubằng các chữ số I, II, III, IV theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới (2hx2c)

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:1.000 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000,gạch nối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:1.000 để trong ngoặc đơn

VD: C-48- 85 – (256 – a - I)

11 Bản đồ tỷ lệ 1:500

C

- Chia mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000 thành 16 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500 và ký hiệubằng các chữ số từ 1, 2, đến 16 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới (4hàng x 4 cột)

- Số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500 gồm số hiệu mảnh bản đồ tỷ lệ 1:2.000, gạchnối sau đó đến số thứ tự mảnh 1:500 để trong ngoặc đơn

VD: C-48- 85 – (256 – a – 16)

1-6: ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG

I Khái niệm về định hướng đường thẳng

-Định hướng đường thẳng là xác định mối quan hệ giữa đường thẳng đó vớihướng được chọn làm gốc (làm chuẩn)

-Tuỳ thuộc vào hướng đuợc chọn làm chuẩn mà sẽ có các loại góc định hướngkhác nhau

+Nếu chọn hướng bắc của kinh tuyến thực làm chuẩn thì có góc phương vịthực (phương vị trắc địa) Ký hiệu là A

+Nếu chọn hướng bắc của kinh tuyến từ làm chuẩn thì có góc phương vị từ

+Nếu chọn hướng bắc của trục X trong hệ toạ độ vuông góc làm chuẩn thì

có góc phương vị tọa độ (góc định hướng) Ký hiệu là α

II Các loại góc định hướng đường thẳng

1 Góc phương vị thực A(phương vị trắc địa)

*Đ/n: Góc phương vị thực của đường

thẳng 12 trên mặt phẳng là góc hợp bởi

hướng bắc của hình chiếu kinh tuyến thực

đi qua điểm 1 theo chiều thuận kim đồng hồ

đến hướng của đường thẳng đó

Có giá trị từ 0ođến 360o

*T/c: +Tại một điểm trên đường thẳng

có góc phương vị thuận và góc phương vị

nghịch, chúng lệch nhau 180o

A121thuận = A121đảo ± 180o

+Vì kinh tuyến thực đi qua các

điểm trên một hướng không song song

với nhau mà gặp nhau ở hai cực nên góc phương vị tại các điểm trên một đường thẳng

tuyến)

A12 = A21 – 180o - γ

2 Góc phương vị từ A NC (phương vị nam châm)

*Đ/n: Góc phương vị từ của đường thẳng 12

trên mặt phẳng là góc hợp bởi hướng bắc của

hình chiếu kinh tuyến từ đi qua điểm 1 theo

chiều thuận kim đồng hồ đến hướng của đường

thẳng đó

Có giá trị từ 0ođến 360o

*T/c: +Hướng bắc của kinh tuyến từ được

xác định bằng hướng bắc của kim nam châm

nên không ổn định, do đó góc phương vị từ tại

các điểm trên một đường thẳng là không bằng

nhau

+Tại 1 điểm trên đường thẳng thì

A12 (NC)thuận = A12(NC)nghịch – 180o

+Tại 1 điểm trên đường thẳng ta thấy góc phương vị thực và góc phương vị

từ của một đường thẳng tại một điểm luôn lệch nhau một lượng là δ , δ được gọi là độ

từ thiên

lệch về hướng tây thì mang giá trị âm

A12 = A12 NC ± δ

3 Góc phương vị tọa độ α (góc định hướng)

*Đ/n: Góc phương vị tọa độ của một

đường thẳng là góc phẳng tính từ đầu

Bắc của trục X trong hệ toạ độ vuông

góc theo chiều thuận kim đồng hồ đến

hướng của đường thẳng đó

+Góc phương vị thuận và góc phương vị nghịch tại mọi điểm trên đường thẳng lệch nhau 180o

α 12 thuận = α21 nghịch ± 180o

4 Góc hai phương (R)

*Đ/n: Là góc bằng hợp bởi hướng bắc hoặc hướng

nam của trục X trong hệ tọa độ vuông góc theo chiều

thuận hoặc chiều ngược KĐH đến hướng của đường

thẳng cần xác định Ký hiệu là R và có giá trị từ 0o đến

90o

* Để thuận lợi trong việc tính toán chia hệ tọa độ

vuông góc thành bốn miền I, II, III, IV như ở hình vẽ

(hay còn gọi là bốn góc phần tư)

Quan hệ giữa góc phương vị tọa độ và góc hai

phương được xét trong từng miền như sau:

Miền I: R =αMiền II: R = 180o - αMiền III: R =α - 180o

Miền IV: R = 360o - α

CHƯƠNG 2: ĐO GÓC 2-1: KHÁI NIỆM VỀ GÓC BẰNG VÀ GÓC ĐỨNG

1 Góc bằng:

Giả sử có 3 điểm không cùng độ cao tạo thành

hai hướng OA và OB Hai hướng này tạo thành

góc AOB không nằm trên mặt phẳng nằm ngang

Hình chiếu của góc này lên mặt phẳng nằm ngang

gọi là góc bằng (góc phẳng ngang, góc nằm)

Vậy: Góc bằng (hay còn gọi là góc phẳng

ngang, góc nằm) của hai hướng nào đó là góc tạo

bởi hình chiếu của hai hướng đó trên mặt phẳng

nằm ngang (hay còn gọi là góc nhị diện của hai

mặt phẳng thẳng đứng chứa hai hướng đó)

Góc thiên đỉnh của một hướng nào đó là góc tạo

bởi hướng thẳng đứng (hướng đỉnh trời) và hướng đó

- Các ốc khoá, gồm khóa chuy6ẻn động ngang của máy và khoá ống kính.

2 Các điều kiện hình học cơ bản của máy

* Theo cấu tạo, gồm

- Máy kinh vỹ kim loại (máy cơ)

- Máy kinh vỹ quang học

- Máy kinh vỹ điện tử

Chỉ đứng dùng để đo góc ngang và định hướng, chỉ ngang dùng để đo góc đứng

và cao mia, hai dây thị cự dùng để đo khoảng cách

7 ốc cân máy: Gồm có 3 ốc cân, dùng để cân bằng máy

* Máy THEO 010A,B

Với loại máy này, trước khi đọc số

IV Kiểm ngiệm sai số 2C

- Nguyên nhân: Trục ngắm CC không vuông góc

với trục quay ống kính HH

- Cách kiểm nghiệm: Đặt máy, cân bằng chính xác

Chọn một điểm A ở xa, rõ nét và có độ cao gần bằng

độ cao ống kính Máy ở vị trí thuận kính, ngắm chính

xác điểm A bằng chỉ đứng và đọc giá trị trên bàn độ

ngang là T Đảo kính, ngắm lại điểm A và đọc giá trị

trên bàn độ ngang là Đ

Tính giá trị 2C: 2C = T - Đ ± 180o

Nếu giá trị 2C lớn hơn hạn sai (0.3t – với t là số đọc nhỏ nhất trên thang đọc số)thì cần phải điều chỉnh

- Cách điều chỉnh: Máy đang ở vị trí đảo kính, tính giá trị Đđúng = Đ + c, dùng ốc vi

dùng các ốc điều chỉnh lưới chữ thập để điều chỉnh cho chỉ đứng nằm trùng điểm A

124-1

I Công tác chuẩn bị:

1 Tính vị trí bàn độ cho các lần đo

Để tránh sai số vạch khắc bàn độ, ở mỗi trạm đo góc bằng thường phải đo nhiềulần ở các vùng bàn độ khác nhau sau đó lấy kết quả trung bình Do vậy tại các lần đocần đặt số đọc khởi đầu (là số đọc trên bàn độ ngang khi ngắm về hướng đầu tiên trongtrạm đo) khác nhau và được tính theo công thức:

)1(

180 −

m

o i

- Với máy định tâm quang học: Sau khi đặt máy, nhìn vào ống kính định tâmquang học, kết hợp chỉnh chân máy và dùng các ốc cân bằng máy để điều chỉnh chotâm mốc nằm vào giữa vòng tròn trong ống kính định tâm

- Với máy định tâm bằng Laze (thực chất cũng là quang học): Sau khi bắcmáy, bật chế độ định tâm của máy, tia laze sẽ chiếu thẳng xuống dưới mặt mốc Kếthợp các thao tác chỉnh chân máy và dùng ốc cân bằng để đưa tia laze chiếu đúng vàotâm mốc

3 Cân bằng

*Với loại máy đối tâm bằng quả dọi

- Đặt ống thủy song song với đường nối hai ốc cân 1 và 2, vặn hai ốc cân nàyngược chiều nhau cho đến khi bọt nước vào giữa (vị trí 1) Quay máy cho ống thủyvuông góc với hướng ở vị trí 1, vặn ốc cân thứ 3 còn lại cho đến khi bọt nước vào giữa(vị trí 2) Quay máy sang vị trí 3, nếu bọt nước vẫn nằm giữa thì ống thủy không lệch,nếu bọt nước không nằm giữa là ống thủy đã bị lệch, cần tiến hành điều chỉnh

*Với loại máy đối tâm bằng quang học thì sau khi đối tâm, quay máy cho trục ốngthủy dài song song với đường nối hai chân máy, nâng hay hạ chân máy để cho bọt

Quay trở lại hướng ban đầu và thực hiện lại cho đến khi ở cả hai vị trí bọt nước đềunằm giữa

4 Chọn hướng mở đầu và đặt giá trị khởi đầu cho mỗi lần đo:

*Chọn hướng mở đầu:

Hướng mở đầu là hướng ngắm đầu tiên trong trạm đo, là hướng được đặt số đọckhởi đầu cho các vòng đo, là hướng xa và rõ nét nhất trong các hướng cần đo tại trạm

đo

*Đặt giá trị bàn độ cho hướng mở đầu:

Để đặt giá trị khởi đầu cho hướng mở đầu, tùy theo từng loại máy mà có thao táckhác nhau

- Máy không có ốc chuyển vị trí bàn độ: Mở ốc hãm du xích, khoá ốc hãm bàn

độ (lúc này quay máy số đọc thay đổi), từ từ quay máy quanh trục đứng đồng thời theodõi giá trị trên bàn độ ngang, khi đúng giá trị cần đặt thì khoá du xích, mở khoá bàn độngang, quay máy ngắm chính xác hướng mở đầu, khoá bàn độ ngang, mở du xích vàtiến hành đo

- Máy có ốc chuyển vị trí bàn độ: Quay máy ngắm chính xác hướng mở đầu, cốđịnh chuyển động ngang của máy, vặn ốc chuyển giá trị trên bàn độ đồng thời theo dõigiá trị trên bàn độ ngang, khi đúng giá trị cần đặt thì mở du xích và tiến hành đo

- Để bắt chính xác mục tiêu, với đo góc ngang ta cho chỉ đứng đi qua tâm mốc,với đo góc đứng ta dùng chỉ ngang bắt sát mép trên của mục tiêu cần đo

II Các phương pháp đo

1 Phương pháp đo đơn

Phương pháp này áp dụng đối với trạm đo có 2 hướng ngắm, nội dung củaphương pháp như sau:

Giả sử cần đo góc AOB như hình vẽ Đặt máy tại O, đối tâm cân bằng chínhxác, chọn hướng bên trái góc cần đo làm hướng mở đầu

Một lần đo gồm hai nửa vòng đo là nửa vòng đo thuận kính và nửa vòng đo đảokính

* Nửa lần đo thuận kính: Máy để ở vị trí thuận kính, ngắm chính xác hướngngắm A đồng thời đặt số đọc khởi đầu cho lần đo Quay máy thuận chiều kim đồng

hồ 1 đến 2 vòng, ngắm chính xác điểm A, đọc số đọc

đồng hồ ngắm chính xác điểm B, đọc số trên bàn độ

ngang là BT Kết thúc nửa lần đo thuận kính

* Nửa lần do đảo kính: Đảo kính, quay máy

ngược chiều kim đồng hồ ngắm chính xác điểm B, đọc số trên bàn độ ngang là BĐ, tiếptục quay máy ngược chiều kim đồng hồ ngắm chính xác điểm A, đọc số trên bàn độngang là AĐ Kết thúc nửa lần do đảo kính

Đến đây kết thúc một lần đo, các lần đo khác đo tương tự nhưng chỉ khác là đặtlại giá trị bàn độ cho hướng mở đầu theo lần đo đó Các giá trị đo được ghi ngay vàomẫu sổ quy định, mẫu sổ và phương pháp tính như sau:

Kết thúc: Người kiểm tra:

Lần

đo Điểmngắm Số đọc trên bàn độ 2C ” Giá trị gócnửa lần đo

o , ,,

Giá trịgóc mộtlần đo

o , ,,

Giá trị góccác lần đo

Giá trị góc nửa lần đo thuận kính : βT = BT - AT

Giá trị góc nửa lần đo đảo kính : βĐ = BĐ - AĐ

Giá trị góc một lần đo : β = (βT +βD)

21

Giá trị góc các lần đo βTB : Là giá trị trung bình của các lần đo

Ví dụ: Trong trang sổ dưới đây là trạm đo O có 2 lần đo:

Lần

o , ,,

Giá trị gócmột lần đo

o , ,,

Giá trị góccác lần đo

2 Phương pháp đo toàn vòng

Phương pháp này áp dụng trong trường hợp trạm đo có từ 3 hướng ngắm trởlên, nội dung phương pháp như sau:

Giả sử có trạm đo O có 3 hướng ngắm như hình vẽ Đặt máy tại O, đối tâm, cânbằng chính xác Chọn hướng khởi đầu, ví dụ là hướng A

* Nửa lần đo thuận kính: Quay máy ngắm chính xác điểm

A, đặt số đọc cho hướng khởi đầu theo số lần đo, quay máy

theo chiều kim đồng hồ 1 đến 2 vòng và bắt chính xác điểm A,

đọc số trên bàn độ ngang là A1, quay máy theo chiều kim đồng

quay máy theo chiều kim đồng hồ ngắm chính xác điểm C, đọc

số trên bàn độ ngang là C1, tiếp tục quay máy theo chiều kim

đồng hồ ngắm chính xác điểm A, đọc số trên bàn độ ngang là

A2, kết thúc nửa lần đo thuận kính

* Nửa lần đo đảo kính: Đảo kính, quay máy ngược chiều kim đồng hồ ngắm chính

chính xác điểm C, đọc số trên bàn độ ngang là C2, quay máy ngược chiều kim đồng hồ

nửa lần do đảo kính

Đến đây kết thúc một lần đo, các lần đo khác đo tương tự nhưng chỉ khác là đặtlại giá trị bàn độ cho hướng mở đầu theo lần đo đó Các giá trị đo được ghi ngay vàomẫu sổ quy định, mẫu sổ và phương pháp tính như sau:

-Trị giá hướng trung bình : (T + Đ ± 180o)/2

-Trị giá hướng đã quy “0” bằng trị giá hướng trung bình trừ trị giá hướng trung bìnhcủa hướng mở đầu

-Giá trị góc đo được tính bằng hiệu của trị giá hướng bên phải với trị giá hướng bêntrái của góc đó

2 Quy định số lần đo và các hạn sai trong khi đo

Máy có độ chính xác 1’ ( Dalhta và tương đương) Cấp 1 Cấp 2 Cấp 1 Cấp 2

Chênh trị giá góc giữa hai nửa lần đo

Chênh trị giá góc giữa các lần đo

Sai số khép về hướng mở đầu

Chênh trị giá hướng sau quy “0”

Độ biến động 2C

38”

2-4: ĐO GÓC ĐỨNG

1 Phương pháp đo một chỉ

Dùng chỉ giữa (dây chữ thập ngang)

bắt mục tiêu, đo ở hai vị trí bàn độ thuận

kính và đảo kính, đựa vào công thức tính ra

góc đứng.

TK PK

2 Phương pháp đo 3 chỉ

Dùng lần lượt 3 dây trong lưới chữ

thập ( trên, giữa, dưới) để bắt mục tiêu, đo ở

hai vị trí bàn độ thuận kính và đảo kính, tính

Số đọc trênbàn độ đứng ( 0 / //MZ ) Góc thiên đỉnh (Z) ( 0 / //)

3.1: ĐO CHIỀU DÀI TRỰC TIẾP

I Khái niệm

Đo chiều dài trực tiếp là so sánh chiều dài cần đo với dụng cụ đo đuợc chọn làmđơn vị (thước).

Thước có nhiều loại, theo cấu tạo có thước vải, thước thép, thuớc Inva Loại có

độ chính xác cao nhất là thước Inva (0.1mm), thấp hơn là thước thép (1mm) và cuốicùng là thước vải (cm) Chiều dài của thước tuỳ theo từng loại, thước Inva là 24m,thước thép là 2m, 5m, 10m, 30m, 50m còn thước vải là 30m, 50m

II Đo chiều dài trực tiếp

*Trong trường hợp chiều dài đoạn cần đo lớn hơn chiều dài của thước, để đảmbảo độ chính xác cần phân đoạn cần đo thành nhiều đoạn nhỏ có chiều dài nhỏ hơnchiều dài của thước, các đoạn nhỏ này phải nằm trên hướng của đoạn cần đo Công tácnày gọi là dóng hướng đường đo

*Đo chiều dài bằng thước thép hay thước vải

Đặt thước lên đoạn cần đo và đọc số hai đầu thước, đọc số 2 đầu thước

Chiều dài được tính = số đọc có giá trị lớn – số đọc có giá trị nhỏ

S1 = a2 – a1

SAB = S1 + S2 + S3 + S4

*Đo chiều dài bằng máy đo cạnh

Đặt máy ở 1 đầu cạnh, đầu kia đặt bộ phận phản xạ

Vào chế độ đo chiều dài và ấn phím đo thì chiều dài cạnh hiện trên màn hìnhcủa máy đo

3-2: ĐO CHIỀU DÀI GIÁN TIẾP

I Đo chiều dài bằng máy có dây thị cự thẳng – mia đứng

1 Trường hợp tia ngắm nằm ngang, mia đứng.

Đọc số trên mia theo dây trên của lưới chỉ

Đọc số trên mia theo dây dưới của lưới chỉ

Thì: D = Kn + C Trong đó: K được gọi là hệ số nhân=100

C được gọi là hằng số cộng (thường rất nhỏ nên bỏ qua)

và n = n1 – n2

Với n1 và n2 là số đọc trên mia theo dây thị cự trên và dây thị cự dưới

2 Trường hợp tia ngắm nghiêng, mia đứng:

Trong thực tế thường gặp trường hợp tia ngắm nghiêng, mia đứng Tức là trụcngắm CC không vuông góc với mia

Từ hình vẽ ta thấy số đọc trên mia trong trường hợp này là

- Khoảng cách nghiêng: S = K.n.Cosv

- Khoảng cách ngang : D = K.n.Cos2v

II Đo khoảng cách bằng máy có dây thị cự cong – mia đứng

Loại máy có dây thị cự cong khi đo kết hợp với mia dựng thẳng đứng cho ngaykhoảng cách nằm ngang từ điểm đặt máy đến điểm dựng mia

CHƯƠNG 4: ĐO ĐỘ CAO 4-1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CAO

I Khái niệm

Đo cao là phương pháp đo dựa vào độ cao điểm đã biết, dùng các máy đo vàphương pháp đo khác nhau để xác định độ cao điểm cần xác định, để phục vụ chocông tác đo vẽ thành lập bàn độ địa hình và công trình