Giáo trình Trắc địa - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Trắc địa cung cấp cho người học những kiến thức như: Trái đất và phương pháp biểu diễn; Khái niệm về bản đồ địa hình; Sai số đo; Dụng cụ và phương pháp đo cao; Dụng cụ và phương pháp đo góc; Dụng cụ và phương pháp đo dài. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Trắc địa - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MĐ: TRẮC ĐỊA 1
Phụ lục 10 MẪU ĐỊNH DẠNG BGTH ĐÀO TẠO TRÌNH TRUNG CẤP VÀ CAO ĐẲNG (Kèm theo Quyết định số /QĐ-TCĐNĐT.ĐT ngày tháng năm 2015 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp ban hành Quy định về điều chỉnh CTĐT, BGLT, BGTH đào tạo trình độ trung cấp, cao đẳng) UBND TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP BÀI GIẢNG MÔ ĐUN: TRẮC ĐỊA NGHỀ: KỸ THUẬT XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ......... ………… của………………………………. Tháng 6, năm 2016 2
3
LỜI GIỚI THIỆU Xã hội chúng ta đang trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng, công tác đo đạc xây dựng là một phần công việc không thể thiếu trong quá trình xây dựng các công trình hiện đại trên quy mô lớn. Đo đạc xây dựng đảm bảo thực hiện các công tác: - Khảo sát địa hình khu vực - Đo đạc, quy hoạch, quản lý đất đai - Đảm bảo công tác trắc địa trong quá trình thi công Để nắm bắt được và có khả năng thực hiện các nội dung công việc trên, người cán bộ kỹ thuật cần được trang bị những kiến thức về trắc địa đại cương và bổ sung các kỹ năng về trắc địa xây dựng thực hành. Quyển giáo trình Trắc Địa này được xây dựng gồm 6 chương: Chương 1: Trái đất và phương pháp biểu diễn Chương 2: Khái niệm về bản đồ địa hình Chương 3: Sai số đo Chương 4: Dụng cụ và phương pháp đo cao Chương 5: Dụng cụ và phương pháp đo góc Chương 6: Dụng cụ và phương pháp đo dài Giáo trình này được lưu hành nội bộ, có thể dùng làm giảng dạy và học tập môn Trắc Địa tại trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp Đồng Tháp , ngày ... tháng ... năm 2016 4
MỤC LỤC *** BÀI 1: TRÁI ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN 8 1.1. Hình dạng, kích thước trái đất: 8 1.1.1 Hình dạng: 8 1.1.2 Kích thước: 9 1.2 Hệ tọa độ địa lý (φ,  ): 9 1.2.1 Kinh Tuyến, vĩ tuyến: 9 1.2.2 Kinh độ, vĩ độ: 10 1.3 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger: 10 1.3.1 Phép chiếu Gauss: 10 1.3.2 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss - Kruger: 11 1.4 Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM: 11 1.4.1 Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mercator): 12 1.4.2 Hệ tọa độ vuông góc UTM: 12 1.5 Góc phương vị - góc định hướng: 13 1.5.1 Góc phương vị: 13 1.5.2 Góc định hướng: 14 1.5.3 Bài toán về góc định hướng: 15 1.6 Bài toán trắc địa cơ bản: 16 1.6.1 Bài toán thuận: 16 1.6.2 Bài toán nghịch: 16 BÀI 2: KHÁI NIỆM VỀ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 19 2.1. Khái niệm bản đồ địa hình: ............................................................................................... 19 2.2. Tỉ lệ bản đồ: ....................................................................................................................... 19 2.3. Các yếu tố nội dung trên bản đồ địa hình: ......................................................................... 19 2.3.1 Thể hiện nội dung trên BĐĐH: 20 2.3.2 Thể hiện địa vật trên BĐĐH: 20 2.3.3 Biểu diễn hình dáng đất trên BĐĐH: 20 BÀI 3: SAI SỐ ĐO ..................................................................................... 21 3.1. Khái niệm và phân loại sai số: ........................................................................................... 21 5
3.2. Đánh giá độ chính xác trị đo lặp cùng độ chính xác: ........................................................ 22 3.2.1 Sai số trung phương một lần đo (M): 22 3.2.2 Sai số trung phương trị trung bình (m): 22 BÀI 4: DỤNG CỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐO CAO .......................................... 24 4.1. Các khái niệm: ................................................................................................................... 24 4.2 Phương pháp đo cao hình học: ........................................................................................... 24 4.2.1 Đo cao hình học từ giữa: 25 4.2.2 Đo cao hình học phía trước: 25 4.2.3 Phương pháp đo cao lượng giác: 26 BÀI 5: DỤNG CỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐO GÓC ........................................... 28 5.1. Dụng cụ và phương pháp đo góc: ...................................................................................... 28 5.1.1 Các khái niệm: 28 5.1.2 Cấu tạo máy kinh vĩ: 29 5.2 Đo góc bằng theo phương pháp đơn giản: 33 5.3 Các nguồn sai số hệ thống của máy kinh vĩ khi đo góc: 35 BÀI 6: DỤNG CỤ VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐO DÀI ........................................... 37 6.1. Các khái niệm: ................................................................................................................... 37 6.2 Đo dài bằng thước thép: ..................................................................................................... 37 6.3 Đo dài bằng thị cự: ............................................................................................................. 38 6.3.1 Trường hợp ống kính nằm ngang: 39 6.3.2 Trường hợp ống kính nằm nghiêng: 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO: ...................................................................................... 40 6
MÔ ĐUN/ MÔN HỌC: TRẮC ĐỊA Mã mô đun/ môn học: MĐ Vị trí, tính chất mô đun/môn học: - Vị trí : Mô đun được bố trí sau khi người học đó học xong các môn học chung, các môn kỹ thuật cơ sở. - Tính chất : là mô đun môn học tự chọn. Thời gian học bao gồm cả lý thuyết và thực hành. Mục tiêu của mô đun/môn học: * Kiến thức: - Trình bày được khái niệm hình dạng và kích thước trái đất. - Trình bày được 2 phép chiếu và hệ tọa độ phẳng vuông góc Gauss Kruger, UTM. - Biết được góc phương vị, góc định hướng và bài toán thuận nghịch về góc định hướng. - Trình bày được bản đồ và tỉ lệ bản đồ, nắm được các kí hiệu trong đo đạc. - Trình bày được dụng cụ và phương pháp đo đạc trong xây dựng. * Kỹ năng: - Tính toán được những bài toán về góc định hướng (xác định góc định hướng, tìm tọa độ, xác định chiều dài). - Tính toán được tỉ lệ có thể xác định kích thước từ thực địa lên bản đồ và từ bản đồ ra ngoài thực địa. Cách phân loại bản đồ. - Sử dụng được máy chuyên dụng để xác định được góc bằng, đo dài bằng chỉ lượng cự, đo cao, đo diện tích. * Thái độ: - Có tính tự giác trong học tập, hợp tác tốt khi thực tập theo nhóm. - Có ý thức bảo quản dụng cụ thực tập. 7
BÀI 1: TRÁI ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÊN MH/ MĐ: Tổng số giờ: 60 (giờ). TRẮC ĐỊA Số giờ LT: 0 ; Số giờ TH: 60 ; BÀI THỰC HÀNH SỐ: 1 Số giờ TH: 4 Mục tiêu của bài: - Trình bày được hình dạng và kích thước trái đất. - Định vị các điểm trên mặt đất - Trình bày hệ tọa độ địa lý. - Trình bày 2 phép chiếu Gauss-Kruger và UTM. - Định nghĩa hệ độ cao, góc phương vị, góc định hướng. - Bài toán cơ bản về góc định hướng - Hệ tọa độ phẳng vuông góc thông thường, hệ tọa độ một cực và bài toán thuận nghịch. *HƢỚNG DẪN BAN ĐẦU 1.1. Hình dạng, kích thƣớc trái đất: - Bề mặt trái đất thực có hình dạng lồi lõm, gồ ghề, không có phương trình toán học đặc trưng 1.1.1 Hình dạng: - 71% bề mặt là mặt nước - 29% bề mặt còn lại là mặt đất - Chọn mặt nước biển trung bình biểu thị cho hình dạng trái đất gọi là mặt geoid - Geoid là mặt nước biển trung bình , yên tĩnh, xuyên qua các hải đảo và lục địa tạo thành mặt cong khép kín.  Đặc điểm của mặt Geoid: - Là mặt đẳng thế - Phương pháp tuyến trùng phương với dây dọi - Mặt geoid không có phương trình toán học cụ thể  Công dụng của mặt Geoid: - Xác định độ cao chính (tuyệt đối) của các điểm trên bề mặt đất 8
- Độ cao tuyệt đối của 1 điểm là khoảng cách từ điểm đó đến mặt Geoid theo phương dây dọi - Việt Nam lấy mặt thủy chuẩn (0m) tiếp xúc mặt geoid tại điểm nghiệm triều ở Đồ Sơn, Hòn Dấu, Hải Phòng làm mặt tham chiếu độ cao. - Các mặt thủy chuẩn tham chiếu độ cao không tiếp xúc mặt geoid gọi là mặt thủy chuẩn giả định. Độ cao xác định so với các mặt này gọi là độ cao giả định. 1.1.2 Kích thƣớc: - Do mặt geoid không có phương trình bề mặt nên không thể xác định chính xác vị trí các đối tượng trên mặt đất thông qua mặt geoid. - Nhìn tổng quát thì mặt geoid có hình dạng gần giống với mặt ellipsoid. - Chọn mặt ellipsod làm mặt đại diện cho trái đất khi biểu thị vị trí, kích thước các đối tượng trên mặt đất. X 2 Y2 Z2 - PT ellipsoid:   1 a 2 b2 c 2 1 a b - Độ dẹt ellipsoid:  f a - Trong trường hợp coi trái đất là hình cầu thì bán kính trung bình R = 6371km - Điều kiện khi thành lập mặt ellipsoid toàn cầu: + Khối lượng elip bằng khối lượng trái đất thực + Vận tốc xoay của elip bằng vận tốc xoay của trái đất + Trọng tâm elip trùng với trọng tâm trái đất  Các loại ellipsoid đã và đang sử dụng tại: Tác giả Quốc gia Năm Bán kính Bán kính Độ dẹt lớn a (m) nhỏ b (m) Liên Xô Krasovski 1940 6.378.245 6.356.863 1/298,3 (cũ) WGS 84 Hoa Kỳ 1984 6.378.137 6.356.752,3 1/298,257 1.2 Hệ tọa độ địa lý (φ,  ): 1.2.1 Kinh Tuyến, vĩ tuyến: 9
- Kinh tuyến: giao tuyến của mặt phẳng chứa trục quay của ellipsiod với mặt ellipsoid - Kinh tuyến gốc: kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich (Anh quốc) - Các đường kinh tuyến hội tụ tại 2 cực bắc, nam của ellipsoid - Vĩ tuyến: giao tuyến của mặt phẳng vuông góc trục quay ellipsoid với mặt ellipsoid - Vĩ tuyến gốc (đường xích đạo): giao tuyến mp vuông góc trục quay tại tâm ellipsoid với mặt ellipsoid - Các đường vĩ tuyến là những vòng tròn đồng tâm, tâm nằm trên trục quay ellipsoid. 1.2.2 Kinh độ, vĩ độ: - Kinh độ (  ): của 1 điểm là góc hợp bởi mp chứa kinh tuyến gốc (greenwich) với mp chứa kinh tuyến qua điểm đó. - Giá trị kinh độ: 00 Đông – 1800 Đông; 00 Tây – 1800 Tây - Vĩ độ (  ): của 1 điểm là góc hợp bởi phương dây dọi qua điểm đó với mp chứa xích đạo. - Giá trị vĩ độ: 00 Bắc – 900 Bắc; 00 Nam – 900 Nam 1.3 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger: 1.3.1 Phép chiếu Gauss: - Chia trái đất thành 60 múi (60). Đánh số thứ tự từ 1- 60 + Múi 1: 00 – 60 đông + Múi 2: 60 đông – 120 đông 10
----------------------------------- + Múi 30: 1740 đông – 1800 đông + Múi 31: 1800 tây – 1740 tây + Múi 60: 60 tây - 00 - Cho elip trái đất tiếp xúc bên trong hình trụ ngang - Chiếu lần lượt từng múi lên hình trụ ngang - Cắt hình trụ ngang theo phương dọc để được mặt phẳng chiếu. - Di chuyển hình trụ sang trái 1 đoạn L= (pixRx60)/1800=(3,14x6374,11x6)/180=668,4km - Sau đó xoay trái đất 1 góc 60 và chiếu múi thứ 2, lần lượt như thế  Đặc điểm của phép chiếu: - Phép chiếu hình trụ ngang, đồng góc - Trên mỗi múi chiếu, kinh tuyến trục và xích đạo là các đường thẳng và vuông góc nhau - Đoạn thẳng nằm trên kinh tuyến trục không bị biến dạng về khoảng cách (k=1), càng xa kinh tuyến trục thì độ biến dạng khoảng cách càng lớn (ở biên, k=1,0014) 1.3.2 Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss - Kruger: - Mỗi múi chiếu thành lập một hệ trục tọa độ vuông góc phẳng - Trục x có hướng (+) về phía bắc, song song kinh tuyến trục và cách kinh tuyến trục 500km về phía tây - Trục y có hướng (+) về phía đông, là đường trùng với xích đạo. - Tọa độ 1 điểm được ghi như ví dụ sau: M (x = 1220km; y = 18.565km). Trong đó 2 số đầu của y là STT múi chiếu chứ không phải là giá trị độ lớn của tọa độ. - Hệ tọa độ HN-72 của Việt Nam trước đây dùng phép chiếu Gauss. 1.4 Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM: 11
1.4.1 Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mercator): - Chia trái đất thành 60 múi (60). Đánh số thứ tự từ 1- 60 + Múi 1: 1800 Tây – 1740 Tây + Múi 2: 1740 Tây – 1680 Tây ----------------------------------- + Múi 30: 60 Tây – 00 + Múi 31: 00 – 60 Đông + Múi 60: 1740 Đông – 1800 Tây - Cho elip trái đất cắt qua hình trụ ngang tại 2 cát tuyến, 2 cát tuyến cách kinh tuyến trục 180km - Chiếu từng múi lên hình trụ, sau đó rọc hình trụ theo phương dọc được mặt phẳng chiếu.  Đặc điểm của phép chiếu: - Phép chiếu hình trụ ngang, đồng góc. - Trên mỗi múi chiếu, kinh tuyến trục và xích đạo là các đường thẳng và vuông góc nhau. - Tại kinh tuyến trục: hệ số biến dạng khoảng cách bằng 0,9996. Tại 2 cát tuyến: hệ số biến dạng khoảng cách bằng 1. - Phép chiếu UTM có độ biến dạng khoảng cách phân bố đều hơn so với phép chiếu Gauss. 1.4.2 Hệ tọa độ vuông góc UTM: - Mỗi múi chiếu có 1 hệ tọa độ 12
- Trục x có hướng (+) về phía bắc, song song kinh tuyến trục và cách kinh tuyến trục 500km về phía tây. - Trục y có hướng (+) về phía đông, là đường trùng với xích đạo (cho các quốc gia nằm ở bắc bán cầu, là đường song song và cách xích đạo 10.000km về phía nam (cho các quốc gia ở nam bán cầu) - Hệ tọa độ VN-2000 của Việt Nam hiện nay dùng phép chiếu UTM. 1.5 Góc phƣơng vị - góc định hƣớng: 1.5.1 Góc phƣơng vị: 1.5.1.1 Góc phƣơng vị thực: - Khái niệm: Góc phương vị thật của 1 đoạn thẳng là góc hợp bởi hướng bắc thật (qua điểm đầu đoạn thẳng) đến hướng đoạn thẳng theo chiều kim đồng hồ. Kí hiệu: Ath 1.5.1.2 Góc phƣơng vị từ: 13
- Khái niệm: Góc phương vị từ của 1 đoạn thẳng là góc hợp bởi hướng bắc từ (qua điểm đầu đoạn thẳng) đến hướng đoạn thẳng theo chiều kim đồng hồ. Kí hiệu: At 1.5.1.3 Độ lệch từ: - Giá trị góc lệch giữa hướng Bắc thực và Bắc từ xét tại 1 điểm. Kí hiệu:  1.5.2 Góc định hƣớng: 1.5.2.1 Khái niệm: - Góc định hướng của 1 cạnh là góc hợp bởi hướng bắc kinh tuyến trục (kinh tuyến giữa) hoặc đường song song kinh tuyến trục đến hướng đoạn thẳng theo chiều kim đồng hồ. Kí hiệu:  14
1.5.2.2 Góc định hƣớng: - Góc định hướng của 2 hướng ngược nhau trên cùng 1 đoạn thẳng chênh nhau 1800 :  NM   MN  1800 - Góc định hướng có giá trị từ 00 - 3600  NM  NM 1.5.3 Bài toán về góc định hƣớng: 1.5.3.1 Tính góc định hƣớng từ góc bằng: 2 12  23 23  12  2 1800 15
12  23 2 23  12  2  1800 1.5.3.2 Tính góc bằng từ góc định hƣớng: - Dựa vào công thức tính góc định hướng từ góc bằng để tính ra góc bằng. 1.6 Bài toán trắc địa cơ bản: 1.6.1 Bài toán thuận: - Có: Tọa độ (x,y) một điểm, chiều dài cạnh, góc định hướng cạnh. - Tính: Tọa độ (x,y) điểm còn lại. x12  x2  x1 ; y12  y2  y1 - Quy ước: x2  x1  x12 ; y2  y1  y12 x2  x1  S .cos12 ; y2  y1  S .sin 12 1.6.2 Bài toán nghịch: - Có: Tọa độ (x,y) 2 điểm - Tính: chiều dài cạnh, góc định hướng cạnh 16
y2  y1 - Công thức tính: S12  x12  y12 ;12  acrtg 2 2 x2  x1 - Lưu ý: Khi tính góc định hướng từ tọa độ phải xét đến các trường hợp sau: y2  y1 - TH1: x2  x1; y2  y1  12  acrtg x2  x1 y2  y1 - TH2: x2  x1; y2  y1  12  acrtg  3600 x2  x1 17
y2  y1 - TH3: x2  x1  12  acrtg  1800 x2  x1  CÂU HỎI ÔN TẬP: 1. Định nghĩa mặt Geoid? Nếu các đặc điểm, công dụng của mặt này? 2. Đường tọa độ cơ bản của hệ tọa độ địa lý gồm những đường nào? Nêu những đặc điểm của đường này? 3. Nêu phường pháp xác định múi chiếu theo hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger và UTM? 4. Hệ quy chiếu VN-2000 dùng mặt ellipsoid nào? và phép chiếu gì? 5. Nêu khái niệm góc phương vị thực, phương vị từ và góc định hướng? Hướng gốc sử dụng để xác định góc định hướng của đoạn thẳng là gì? Áp dụng tính bài toán sau: BT1: Tọa độ vuông góc phẳng của hai điểm A và B là X A  124,92m; YA  129, 20m; X B  568,71m; YB  101,02m . Tính góc định hướng và chiều dài của cạnh AB? BT2: Cho hai điểm A và B, biết tọa độ vuông góc phẳng của điểm A ( X A  217,30m; YA  111,18m) , chiều dài cạnh AB (d AB  130,99m) , góc định hướng cạnh AB ( AB  20704535 ' " ) . Hãy xác định tọa độ điểm B? 18
BÀI 2: KHÁI NIỆM VỀ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TÊN MH/ MĐ: Tổng số giờ: 60 (giờ). TRẮC ĐỊA Số giờ LT: 0 ; Số giờ TH: 60 ; BÀI THỰC HÀNH SỐ: 2 Số giờ TH: 2 Mục tiêu của bài: - Bản đồ và mặt cắt địa hình. - Tỉ lệ bản đồ - Biểu diễn địa hình trên bản đồ. - Biểu diễn địa vật trên bản đồ. *HƢỚNG DẪN BAN ĐẦU 2.1. Khái niệm bản đồ địa hình: - Bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ bề mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang với 1 tỷ lệ chiếu và 1 phép chiếu cụ thể. 2.2. Tỉ lệ bản đồ: - Tỷ lệ bản đồ là tỷ số về khoảng cách giữa một đoạn thẳng đo trên bản đồ với khoảng cách của chính đoạn thẳng đó đo trên thực địa. Kí hiệu: 1/M hoặc 1:M  Các loại tỷ lệ của bản đồ địa hình: - BĐĐH TL lớn: 1/500; 1/1000, 1/2000, 1/5000 - BĐĐH TL trung bình: 1/10.000; 1/25.000 - BĐĐH TL nhỏ: 1/50.000; 1/100.000  Đặc điểm: - Bản đồ có tỷ lệ càng lớn thì có độ chính xác càng cao, mức độ chi tiết cao và ngược lại - Độ chính xác bản đồ theo tỷ lệ (t): t= 0,1mmxM 2.3. Các yếu tố nội dung trên bản đồ địa hình:  Gồm có 7 nhóm đối tượng chính: - Cơ sở toán học: điểm khống chế tọa độ, cao độ, lưới khung tọa độ, tỷ lệ, phép chiếu... - Dân cư: các công trình xây dựng, nhà ở ... - Giao thông: đường giao thông, cầu, phà... - Thủy văn: sông ngòi, ao, hồ... - Thực phủ: cây cối, đồng cỏ, rừng... 19
- Địa giới hành chính: xã, huyện, tỉnh, Q.gia - Địa hình: dáng đất 2.3.1 Thể hiện nội dung trên BĐĐH: - Dùng ký hiệu (điểm, đường, vùng) và chữ viết để biểu diễn nội dung lên bản đồ: 2.3.2 Thể hiện địa vật trên BĐĐH: - Dùng ký hiệu: theo tỷ lệ, nửa tỷ lệ, phi tỷ lệ. 2.3.3 Biểu diễn hình dáng đất trên BĐĐH: - Đường đồng mức: là đường cong nối liền những điểm có cùng cao độ trên bề mặt đất.  Đặc điểm đường đồng mức: - Các đường đồng mức không song song nhưng không cắt nhau. - Các điểm nằm trên cùng 1 đường đồng mức thì có cùng cao độ. - Khu vực có mật độ đường đồng mức càng dày đặc thì độ dốc mặt đất tại đó càng lớn và ngược lại. - Các đường đồng mức kề nhau chênh nhau một giá trị cao độ cố định, được gọi là khoảng cao.  Khoảng cao đều đường đồng mức: - Là chênh cao giữa 2 đường đồng mức kế cận nhau. 20