Bài giảng Trắc địa - Chương 1+2: Những kiến thức cơ sở về trắc địa

Giai đoạn qui hoạch thuỷ lợi

Giai đoạn điều tra khảo sát

Giai đoạn thiết kế

Giai đoạn thi công

Giai đoạn nghiệm thu và quản lý công trình

§1.3 Lịch sử phát triển của Trắc địa

Bản đồ cổ Việt Nam

Thiết bị và công nghệ hiện đại

- System),

Chôp ¶nh (Photogrammetry), Toµn ®¹c ®iÖn tö (Total station), §Þnh vÞ toµn cÇu (Global Positioning System), Kü thuËt laser (Laser technique), HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý (Geographic Information

C«ng nghÖ tin häc (Informatic Technology)

CHƯƠNG II

KIẾN THỨC CHUNG VỀ TRẮC ĐỊA

• Hình dạng & kích thước trái đất • Sai số do độ cong trái đất • Các hệ toạ độ độ dùng trong Trắc địa • Các phép chiếu thường dùng trong Trắc địa • Khái niệm bình đồ, bản đồ, mặt cắt, tỷ lệ bản đồ • Khái niệm đường đồng mức, tính chất, phân loại đường

đồng mức

• Các đơn vị thường dùng trong Trắc địa

§ 2.1. Hình dạng & kích thước trái đất

NỘI DUNG

• Hình dạng • Mặt thuỷ chuẩn - Định nghĩa - Tính chất - Phân loại - Công dụng

• Kích thước trái đất

1. Hình dạng

- MÆt tr¸i ®Êt gå ghÒ låi lâm:

-§iÓm cao nhÊt:

-®iÓm s©u nhÊt.

- MÆt ®Êt gÇn trïng víi mÆt níc biÓn trung b×nh.

2. Mặt thuỷ chuẩn

a. Định nghĩa:

b. Tính chất:

c. Ph©n lo¹i

* MTC Quèc gia cña qu¶ ®Êt

* MTC gi¶ ®Þnh

d. C«ng dông cña MTC

3- KÝch thíc

ELIPSOIT

Bầu dục tham khảo

Craxopski (1940) a = 6378245 m b = 6356863 m



b Độ dẹt: 

a a 300

R = 6371 km

§ 2.2. Sai sè do độ cong tr¸i đất

NỘI DUNG

• Sai số về khoảng cách • Sai số về độ cao

1- Sai sè vÒ kho¶ng c¸ch

∆d = t - d B1 t A

d B t = R.tg

 = d/R

∆d = R (tg - ) O

∆d = d3/3R2

2- Sai số về độ cao

t A ∆h = BB1 ∆h

BAB1 = /2

∆h = d/2

 = d/R

∆h = d2/2R

§2.3. HÖ to¹ ®é ®Þa lý

 MÆt ph¼ng kinh

tuyÕn

B¾c Grinuyt

G A

T©y φ §«ng

O λ

G1 A1

 Kinh tuyÕn  Kinh tuyÕn gèc  MÆt ph¼ng vÜ tuyÕn  VÜ tuyÕn  §êng xÝch ®¹o  HÖ to¹ ®é ®Þa lý  Kinh ®é  VÜ ®é

Nam

§2.4. Kh¸i niÖm về các phÐp chiÕu b¶n ®å

NỘI DUNG

 Phép chiếu  Tâm chiếu  Mặt chiếu  Đặc điểm hình sau khi chiếu  Ứng dụng

1. Phép chiếu mặt bằng 2. Phép chiếu hình nón 3. Phép chiếu hình trụ đứng 4. Phép chiếu hình trụ ngang

1. PhÐp chiÕu mÆt b»ng

PhÐp chiÕu:

T©m chiÕu:

MÆt chiÕu:

H×nh chiÕu b»ng cña ABC

P - MTC

 §Æc ®iÓm:

øng dụng:

H×nh chiÕu b»ng cña ABC

2. PhÐp chiÕu h×nh nãn

E W

PhÐp chiÕu: Xuyªn t©m

T©m chiÕu: T©m tr¸i ®Êt

MÆt chiÕu: MÆt trong cña

A B h×nh nãn

V T tiÕp xóc

XÝch ®¹o

H×nh sau khi chiÕu

180

c xó

150

uyÕn t

120

XÝch ® ¹ o

VÜ tuyÕn

Kinh tuyÕn

 §Æc ®iÓm: - VÜ tuyÕn lµ c¸c vßng trßn ®ång t©m, t©m lµ S - Kinh tuyÕn lµ c¸c ®êng sinh cña h×nh nãn - VTTX sau khi chiÕu cã ®é dµi kh«ng ®æi. Vïng gÇn vÜ tuyÕn tiÕp xóc Ýt bÞ biÕn d¹ng vµ vïng cµng xa th× biÕn d¹ng cµng nhiÒu.  øng dông: ¸p dông ë vïng cã ®é vÜ tõ 30° ®Õn 60° tèt nhÊt lµ 45°.

3. PhÐp chiÕu h×nh trô ®øng

E W

PhÐp chiÕu: Xuyªn t©m  T©m chiÕu: T©m O cña tr¸i ®Êt  MÆt chiÕu: MÆt trong cña h×nh trô

O XÝch ®¹o

H×nh sau khi chiÕu

XÝch ®¹o

Kinh tuyÕn

VÜ tuyÕn

 §Æc ®iÓm : - Kinh tuyÕn: nh÷ng ®êng th¼ng song song c¸ch ®Òu vµ trïng víi ®êng sinh cña h×nh trô. - VÜ tuyÕn: Nh÷ng ®êng th¼ng song song vµ vu«ng gãc víi kinh tuyÕn. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vÜ tuyÕn t¨ng dÇn vÒ 2 phÝa. - §é dµi cña ®êng xÝch ®¹o sau khi chiÕu kh«ng thay ®æi. - Nh÷ng vïng ®Êt cµng gÇn xÝch ®¹o cµng Ýt biÕn d¹ng vµ ngîc l¹i.  øng dông: ¸p dông ë vïng gÇn xÝch ®¹o cã ®é vÜ nhá h¬n 30 ®é.

4. PhÐp chiÕu h×nh trô ngang

Kinh tuyÕn gèc Kinh tuyÕn gèc B¾c

Chia tr¸i ®Êt thµnh

0o 6o 12o 360o

60 mói theo kinh tuyÕn mçi mói cã gi¸ trÞ kinh ®é lµ 6o.

1 2 3 59 60

T©y §«ng 6o

KÓ tõ kinh tuyÕn gèc ®¸nh sè tõng mói vÒ phÝa ®«ng t¨ng dÇn tõ 1 – 60.

XÝch ®¹o

Nam

Cho ngo¹i tiÕp tr¸i ®Êt b»ng 1 h×nh trô ngang. Gi÷a h×nh trô ngang vµ tr¸i ®Êt tiÕp xóc víi nhau b»ng 1 vßng trßn kinh tuyÕn, vßng kinh tuyÕn nµy ®îc gäi lµ kinh tuyÕn gi÷a cña mói.

Mói sè 1

Kinh tuyÕn gèc

Kinh tuyÕn gi÷a cña mói 1

PhÐp chiÕu: Xuyªn t©m T©m chiÕu: T©m tr¸i ®Êt MÆt chiÕu: MÆt trong cña h×nh trô ngang

Mói sè 1

Kinh tuyÕn gèc

Kinh tuyÕn gi÷a cña mói 1

H×nh sau khi chiÕu

XÝch ®¹o

§Æc ®iÓm cña h×nh chiÕu mçi mói:

Kinh tuyÕn gi÷a

XÝch ®¹o trë thµnh trôc n»m ngang cã ®é dµi lín h¬n ®é dµi

thùc.

Kinh tuyÕn gi÷a cña mói thµnh trôc ®èi xøng th¼ng ®øng vu«ng

gãc víi xích đạo vµ cã ®é dµi kh«ng bÞ biÕn d¹ng.

Nh÷ng vïng cµng xa kinh tuyÕn gi÷a, biÕn d¹ng cµng lín vµ

cµng gÇn sau khi chiÕu cµng Ýt biÕn d¹ng.

DiÖn tÝch cña mói trªn mÆt chiÕu lín h¬n diÖn tÝch thùc trªn mÆt

®Êt.

§Ó gi¶m biÕn d¹ng ¸p dông phÐp chiÕu 3o (mói ®îc chia nhá

h¬n).

5. PhÐp chiÕu UTM (Universal Transverse Mecartor)

Néi dung :

* Theo KT chia thµnh tõng mói … 1,2,3 … tõ KT 180o vßng qua phÝa t©y. Nh vËy sè thø tù cña mói lÖch nhau 30 so víi phÐp chiÕu trô ngang

* Theo vÜ tuyÕn chia thµnh tõng ®íi mçi ®íi 8o Tõ vÜ tuyÕn 80o Nam ®Õn vÜ tuyÕn 84o B¾c ký hiÖu C,D,E,…X riªng ®íi X = 12o

* C¸ch chiÕu gièng phÐp chiÕu h×nh trô ngang, nhng h×nh trô cã ®êng kÝnh nhá h¬n ®êng kÝnh tr¸I ®Êt

PhÐp chiÕu UTM ®îc thùc hiÖn tõng mói chiÕu

A

C

B

D

Sau khi chiÕu khai triÓn h×nh trô theo ®êng sinh

H×nh sau khi chiÕu

Kinh tuyÕn gi÷a mói chiÕu

Giao tuyÕn gi÷a bÒ mÆt tr¸I ®Êt víi h×nh trô

180Km 180Km

* V× KT gi÷a n»m ngoµi mÆt trô nªn hÖ sè chiÕu cña KT gi÷a nhá h¬n 1 vµ = 0,9996 * Vïng ®Êt n»m ngoµi h×nh trô cã diÖn tÝch nhá h¬n vµ ngîc l¹i

* §é biÕn d¹ng trong mói chiÕu nhá vµ ph©n bè t¬ng ®èi ®Òu

2.5. HÖ to¹ ®é vu«ng gãc Gauss - Kruger

NỘI DUNG

1. Hệ toạ độ Gaoxơ 2. Hệ toạ độ thông dụng 3. Hệ toạ độ vuông góc qui ước (hệ toạ độ

giả định)

1. HÖ to¹ ®é Gao x¬

B¾c X

Kinh tuyÕn gi÷a

Trục tung X: Hình chiếu kinh tuyến giữa Trục hoành Y : Hình chiếu xích đạo Gốc toạ độ: Giao của 2 trục X, Y.

T©y

§«ng

XÝch ®¹o

Tung ®é X tÝnh tõ xÝch ®¹o lªn phÝa B¾c lµ

d¬ng, xuèng phÝa Nam lµ ©m.

Nam

Hoµnh ®é Y tÝnh tõ kinh tuyÕn gi÷a sang phÝa §«ng lµ d¬ng,

sang phÝa T©y lµ ©m

2. HÖ to¹ ®é th«ng dông

X’

VÝ dô

XOY

O’

XM XM = 250.50 km YM = -225.75 km XM

500 km

YM YM

X’O’Y

225.75 = 274.25 km 18 X’M = 250.50 km Y’M = 500 –

3. HÖ to¹ ®é gi¶ ®Þnh

Khu vực đo vẽ

Trôc tung OX lµ híng Nam B¾c cña ®Þa bµn hoÆc theo c¸c trôc chÝnh cña c«ng tr×nh.

§Ó tr¸nh trÞ sè to¹ ®é mang dÊu ©m nªn chän gèc to¹ ®é O ë gãc T©y Nam cña khu ®o.

2.6.Ph©n m¶nh vµ ®¸nh sè

b¶n ®å

NỘI DUNG

I. Phân mảnh và đánh số bản đồ theo kinh tuyến và vĩ tuyến

1. Phân mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 1000 000

2. Phân mảnh bản đồ tỷ lệ lớn hơn

II. Phân mảnh và đánh số theo ô vuông

I. Ph©n m¶nh theo kinh tuyÕn vµ vÜ tuyÕn

Kinh tuyÕn 180o

B¾c

Chia qu¶ ®Êt theo kinh

tuyÕn thµnh 60 cét

Sè thø tù cét ®îc ®¸nh

1. Ph©n m¶nh b¶n ®å tû lÖ 1: 1 000 000

sè 1, 2, …60 kÓ tõ kinh tuyÕn 180o vÒ T©y sang §«ng.

T©y

§«ng

Tõ xÝch ®¹o vÒ c¸c cùc

1 2 3 C

XÝch ®¹o

B A

chia thµnh c¸c hµng 4o theo vÜ tuyÕn vµ ®¸nh sè b¾t ®Çu tõ xÝch ®¹o b»ng c¸c ch÷ c¸i la tinh A, B, C…vÒ 2 cùc B¾c vµ Nam.

Nam

A B

C¸c hµng vµ c¸c cét giao nhau t¹o thµnh 1 h×nh thang cong. H×nh

chiÕu cña h×nh thang cong lªn mÆt ph¼ng lµ m¶nh b¶n ®å 1: 1 000 000.

Sè hiÖu cña tê b¶n ®å nµy ghi nh sau:

- Danh ph¸p cña b¸n cÇu: B¾c - N; Nam – S - SST hµng - SST cét

F – 48

o 4 =  ∆

 = 6o

VÝ dô: Danh ph¸p b¶n ®å 1:1 000 000 cña Hµ Néi lµ :F-48

H×nh ph¼ng nh×n tõ trªn xuèng

2. Ph©n m¶nh b¶n ®å tû lÖ1: 500 000 ®Õn 1: 100 000

F - 48

1: 500 000

Ký hiÖu F - 48 - D

F - 48

III

1: 200 000

VII VIII

Ký hiÖu F - 48 - XXXV

XXXV

XXXVI

F - 48

1 2 13 14

11 12 23 24

143 144

1: 100 000

Ký hiÖu F - 48 - 144

133 134

II. Ph©n m¶nh ®¸nh sè theo « vu«ng

¸p dông trong khu vùc ®o cã diÖn tÝch nhá h¬n 20 km2

1 2

3 4

III

1: 5 000

1: 2 000

1: 1 000

1: 500

4 - D

4 – D - III

4 – D -16

§2.6. Bình đồ - Bản đồ - Mặt cắt & tỷ lệ bản đồ

1- Bản đồ : B¶n ®å lµ h×nh ¶nh cña mét khu vùc réng lín ®îc thu nhá theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh råi biÓu diÔn lªn giÊy theo mét phÐp chiÕu nµo ®ã cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng cña ®é cong tr¸i ®Êt..

2- Bình đồ : B×nh ®å lµ h×nh ¶nh cña mét khu vùc kh«ng réng lín ®îc thu nhá theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh råi biÓu diÔn lªn giÊy theo phÐp chiÕu m¨t b»ng.

Bình đồ

Bản đồ

S nhỏ

S lớn

Bản chất

Độ chính xác

Không tính đến ảnh hưởng độ cong trái đất

Có tính đến ảnh hưởng độ cong trái đất

Mức độ cụ thể

Cụ thể hơn

Mô phỏng khái quát

Đặc điểm

Biến dạng nhỏ

Biến dạng nhiều

3- Mặt cắt ®ia h×nh :

a. §Þnh nghÜa: MÆt c¾t ®Þa h×nh lµ h×nh ¶nh cña giao tuyÕn gi÷a mÆt ®Êt tù nhiªn víi mét mÆt th¼ng ®øng theo mét híng ®· biÕt vµ ®îc thu nhá theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh .

b. Ph©n lo¹i

MÆt c¾t däc: ThÓ hiÖn giao tuyÕn gi÷a mÆt ®Êt tù nhiªn däc theo 1 híng ®· biÕt

MÆt c¾t ngang: ThÓ hiÖn giao tuyÕn gi÷a mÆt ®Êt tù nhiªn víi mÆt ph¼ng th¼ng ®øng vu«ng gãc víi tuyÕn c«ng tr×nh

4. Tû lÖ b¶n ®å:

a. §Þnh nghÜa

Lµ tû sè gi÷a chiÒu dµi mét ®o¹n th¼ng trªn b¶n ®å víi chiÒu dµi n»m ngang cña ®o¹n th¼ng ®ã ngoµi mÆt ®Êt. Nã ®îc biÓu diÔn díi d¹ng mét ph©n sè cã tö sè lµ 1, mÉu sè lµ M.

b. TÝnh chÊt

1 l  ML

- M biÓu thÞ møc ®é thu nhá trªn b¶n ®å vÒ chiÒu dµi

- M2 biÓu thÞ møc ®é thu nhá trªn b¶n ®å vÒ diÖn tÝch. s 1  MS

c. Ph©n lo¹i:

thÓ hiÖn kh¸i qu¸t ®Þa h×nh trªn 1 diÖn tÝch réng

- B¶n ®å tû lª nhá: Lµ nh÷ng b¶n ®å cã mÉu sè tû lÖ b¶n ®å M > 5000

thÓ hiÖn ®Þa h×nh cµng chi tiÕt cô thÓ

- B¶n ®å tû lÖ lín: Lµ nh÷ng b¶n ®å cã mÉu sè tû lÖ b¶n ®å M ≤ 5000.

5. Thước tỷ lệ

a. Thước tỷ lệ thẳng

D 10

B 20

A 5 a

a chọn đảm bảo 2 điều kiện

a ≥ 0,1 mm

Đổi ra thực tế là chẵn 1 10

0 10 30

Đổi 2 cm ra thực tế = 2 . 500 = 10 m

AB = 20 + 5 = 25 m

CD = 10 + 6 + 0,8 = 16,8 m

Chế tạo thước tỷ lệ thẳng cho bản đồ tỷ lệ 1: 500 với đơn vị cơ bản là 2 cm

b.Thíc tû lÖ xiªn

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

1 §VCB = a

a chọn đảm bảo 2 điều kiện

a ≥ 0,1 mm

Đổi ra thực tế là chẵn 1 100

ChÕ t¹o thíc cho b¶n ®å tû lÖ 1: 500 với đơn vị cơ bản a = 2 cm

§VCB = 2 cm ®æi ra thùc tÕ lµ 2 cm. 500 = 1000 cm = 10 m

MN = 20 + 7 + 0.3 = 27.3 m

AB = 10 + 8 +0,6 = 18,6 m

C¸ch ®o: - 2 ®Çu com pa n»m trªn ®êng dãng ngang. - 1 ®Çu n»m trªn dãng ®øng, ®Çu kia n»m lät trong « xiªn vµ ®êng xiªn.  C¸ch ®äc: - §äc kho¶ng c¬ b¶n. - §äc kho¶ng ch½n chia nhá. - §äc phÇn lÎ.

Lập thước tỷ lệ xiªn dïng cho bản đồ tỷ lệ- 1/500 cã đơn vị cơ bản a = 4cm. X¸c định c¸c khoảng c¸ch:

2.0

1.6

1.2

0.8

0.4

16 12 8

20 A

0 B

20 C

40 D

MN = 37,2m - PQ = 54,6m

1 đVCB = a

MN = 20 + 16 + 1,2 = 37,2 m

PQ = 40 + 14 + 0,6 = 54,6 m

2.8 C¸c ph¬ng ph¸p biÓu diÔn ®Þa h×nh

NỘI DUNG

Phương pháp biểu diễn địa vật Phương pháp biểu diễn địa hình

I. II. 1. Phương pháp kẻ vân 2. Phương pháp tô màu 3. Phương pháp đường đồng mức a. Các khái niệm cơ bản b. Tính chất đường đồng mức c. Một số dạng địa hình cơ bản d. Phân loại đường đồng mức