Ch¦+ng 1

CHƯƠNG I

- Ngành khoa học trắc địa có nhiệm vụ nghiên cứu về hình dáng,

kích thước quả đất, về các phương pháp đo đạc và biểu thi bề mặt

quả đất dưới dạng bản đồ số và số liệu.

- Ngày nay với sự xuất hiện của vệ tinh nhân tạo, ngành trắc địa

còn nghiên cứu hình dáng, kích thước và một số thông số kỹ thuật

khác của mặt trăng và một số hành tinh khác ngoài quả đất.

TRẮC ĐỊA ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI


Trắc địa cao cấpTrắc địa cao cấp

Trắc địa địa hìnhTrắc địa địa hình

Trắc địa công trình Trắc địa

công trình Trắc địa

ảnhTrắc địa

ảnh Bản đồBản đồ

MỞ ĐẦU


CHƯƠNG I

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG TRẮC ĐỊA

I.1. Hình dáng và kích thước quả đất

I.2. Ảnh hưởng độ cong quả đất đến khoảng cách ngang và độ cao

I.3. Khái niệm bản đồ, bình đồ, mặt cắt

I.4. Các hệ tọa độ thường dùng trong trắc địa

I.5. Độ cao và hiệu độ cao


HÌNH DÁNG VÀ KÍCH THƯỚC QUẢ ĐẤT

Bề mặt tự nhiên của quả đất gồm:

- 1/4 là lục địa

- 3/4 là đại dương

Bề mặt quả đất có

dạng rất phức tạpGeoid


Mặt GEOID

Khái niệm: Mặt Geoid hay còn gọi là mặt thủy chuẩn quả đất là mặt nước

biển trung bình ở trạng thái yên tĩnh, kéo dài xuyên qua các lục địa và hải

đảo tạo thành một mặt cong khép kín.

F

g

OQ

a

bR

P

BÒ mÆt tù nhiªn

qu¶ ®Êt

MÆt geoid (mÆt

thuû chuÈn qu¶ ®Êt)

MÆt Elipxoid

MÆt cÇu qu¶ ®Êt

qu¶ ®Êt1P

QB

1


Đặc điểm:

- Mặt Geoid có hình dạng phức tạp và không phải là mặt toán học

- Tại mọi điểm trên mặt đất thì phương của đường dây dọi luôn vuông góc với mặt Geoid.

Để có thể giải được các bài toán có liên quan đến các công thức toán

học, trong trắc địa chúng ta sử dụng mặt Elipxoid tròn xoay (Elipxoid

quả đất) thay cho mặt Geoid.


Mặt ELIPXOID quả đất

Khái niệm: Mặt Elipxoid quả đất là mặt Elipxoid tròn xoay, được sử dụng

thay thế cho mặt Geoid khi nghiên cứu về hình dạng kích thước của quả

đất.

Fg

OQa

bR

P

BÒ mÆt tù nhiªn qu¶ ®Êt

MÆt geoid (mÆtthuû chuÈn qu¶ ®Êt)

MÆt Elipxoid

MÆt cÇu qu¶ ®Êt

qu¶ ®Êt1P

QB1


Đặc điểm

- Mặt Elipxoid quả đất là một mặt toán học

- Tại mọi điểm trên mặt đất thì phương pháp tuyến luôn luôn vuông góc

với mặt Elipxoid.

- Gần với hình dạng bề mặt thực của quả đất.


Các nguyên tắc định vị Elipxoid

- Tâm của Elipxoid quả đất trùng với tâm quả đất.

- Mặt phẳng xích đạo của Elipxoid quả đất trùng với mặt phẳng xích đạo

quả đất.

- Thể tích của Elipxoid quả đất bằng thể tích Geoid.

- Tổng các bình phương độ lệch giữa mặt Elipxoid quả đất theo đường

dây dọi và mặt Geoid là nhỏ nhất.

[h2 ] = min.


Kích thước quả đất

- Bán trục dài: a (OQ = a)

- Bán trục ngắn: b (OP = b)

a

ba

- Độ dẹt α được tính từ công thức:

Ở Việt Nam

Trước năm 2000 Sau năm 2000

a = 6.378.245m

b = 6.356.863m = 1: 298,3

Ellipsoid Kraxopvxki Ellipsoid WGS-84

a = 6.378.137m

b = 6.356.752m = 1: 298,2


I.2. ẢNH HƯỞNG ĐỘ CONG QUẢ ĐẤT ĐẾN KHOẢNG CÁCH

NGANG VÀ ĐỘ CAO

1. Ảnh hưởng độ cong quả đất đến khoảng cách ngang

S S

t TA'

h

R

t B'

O

Giả sử coi quả đất là hình cầu bán kính R,

thay phạm vi mặt cầu ATB bằng mặt phẳng

nằm ngang A’TB’ tiếp xúc với mặt cầu tại T

điểm giữa khu vực. Chúng ta so sánh độ dài

cung T với tiếp tuyến TB’ = t.

ΔS = t – St R. tg

S R

ΔS = R(tgα – α)3

...3

tg

3

3S R

3 3

3 2 hay 3 3S SS R SR R


3 3

3 2 hay 3 3S SS R SR R

Nếu lấy giá trị gần đúng R = 6.371km và

S = 10km, ta tính được:

000.218.1

1

S

S

Kêt luân: Trong khu vưc co bán kinh nho hơn hoặc băng 10km thi

ta co thể bo qua sai sô do anh hương cua đô cong cua qua đât (coi mặt câu

như mặt phăng).

AA’ = BB’ = h là ảnh hưởng độ cong quả

đất đến độ cao các điểm trên bề mặt quả

đất.


2. Ảnh hưởng độ cong quả đất đến độ cao

S S

t TA'

h

R

t B'

O

'cos

Rh OB OB R

1

1cos

h R

Khai triển 1/cosα và thay vào công thức trên ta được:2

451 ... 1

2 24h R

Ta lấy hai số hạng đầu của dãy khai triển thì:

2

2h R


S S

t TA'

h

R

t B'

O

2

2h R

Thay α = S/R vào công thức trên ta đươc:

S(m) 100 1.000 2.000 3.000 5.00010.000

h (cm)

0,08 7,8 31 71 105 780

Kêt luân: Cân chu y sai sô do ảnh hưởng cua độ cong quả đất đến

kết quả đo cao trong các khoảng cách lơn.

R

Sh

2

2


1.3. KHÁI NIỆM VỀ BẢN ĐỒ, BÌNH ĐỒ VÀ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH

- Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ và được khái quát hóa một phần rộng lớn bề

mặt quả đất lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu hình bản đồ với

những nguyên tắc biên tập khoa học.

- Bình đồ biểu thị một khu vực trong phạm vi hẹp theo phép chiếu hình

đơn giản, coi mặt quy chiếu tọa độ và độ cao là mặt phẳng nằm ngang.

- Mặt cắt địa hình: được biểu diễn trên giấy dưới dạng thu nhỏ và đồng

dạng hình chiếu địa hình theo một hướng nhất định nào đó theo chiều

thẳng đứng.

A

B

C

D

E

F

MÆt Thuû ChuÈn

ab

cd

e

f

Bản đồ Bình đồ

MẶT CẮT ĐỊA HÌNH


1.4. HỆ TỌA ĐỘ THƯỜNG DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA

1. Hệ tọa độ địa ly

N ( Nam )

B ( B¾c )

T ( T©y ) § ( § «ng )

M

NG

O

G

1 1

H×nh I-5

VÜ tuyÕn ®iÓm M

Kinh tuyÕn ®iÓm M

§ uêng xÝch ®¹o

Kinh tuyÕn gèc

* Đường kinh tuyến: Là giao tuyến giữa mặt

phẳng chứa trục quay quả đất với mặt cầu. Mặt

phẳng chứa đường kinh tuyến gọi là mặt phẳng

kinh tuyến.

* Đường vĩ tuyến: Là giao tuyến giữa mặt

phẳng vuông góc với trục quay quả đất với

mặt cầu, mặt phẳng chứa đường vĩ tuyến gọi

là mặt phẳng vĩ tuyến.

* Kinh độ địa ly () của một điểm là góc nhị diện tạo bởi mặt phẳng kinh tuyến

gốc và mặt phẳng kinh tuyến của điểm đó, biên thiên từ 00 1800.

* Vĩ độ địa ly () của một điểm là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo và phương

đường dây dọi của điểm đó, biên thiên từ 00 900.


2. Hệ tọa vuông góc phẳng

A

B

C

D

O +Y(§ )-Y(T)

-X(N)

+X(B)

- x C

B+ y

+ x AD- y

+ x D

A+ y

- x B

- y C

IIV

II I I I

* Hệ tọa độ vuông góc phẳng gồm hai trục

OX và OY vuông góc với nhau.

Trong đó:

O là gốc tọa độ.

Trục hoành OX trùng với hướng Bắc Nam.

Trục tung OY trùng với hướng Đông Tây.

* Hệ tọa độ chia mặt phẳng thành bốn phần

theo thuận chiều kim đồng hồ:

I(Bắc - Đông), II (Nam - Đông), III (Nam -

Tây), IV (Bắc - Tây).


3. Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss- Kruger Phép chiêu Gauss

- Đường xích đạo được chiếu thành đường thẳng và được chọn làm trục tung (Y)

của hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss - Kruger.

X X X

Y

0 0 0


§ êng xÝch ®¹ o

Kinh tuyÕn trôc

B

N

B B

N N

O OT §§§T O T

+X(B)

-X(N)

+Y(§ )-Y(T)

- Những đường thẳng song song với hình chiếu của kinh tuyến trục và đường xích

đạo tạo thành lưới tọa độ vuông góc.

- Chiều dài của kinh tuyến trục không thay đổi còn các kinh tuyến khác bị thay

đổi.

- Chiều dài các đoạn thẳng nằm càng xa kinh tuyến trục bị biến dạng càng nhiều.

- Đường kinh tuyến trục của mỗi múi được chiếu thành đường thẳng và chọn làm

trục hoành (X) của hệ tọa độ, trục X vuông góc với trục Y tại điểm O - gốc tọa độ.

Nhân xét: Nếu chọn giao điểm giữa kinh tuyến trục và đường xích đạo làm gốc hệ

tọa độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger thì các điểm nằm ở nửa múi về phía Tây

kinh tuyến trục có giá trị hoành độ mang dấu âm. Để khắc phục nhược điểm trên

người ta quy ước chuyển trục X về phía Tây một đoạn 500km.

X +Y

-X

+X

M

MY

-X

500 km

0 0

+X

M

MY '

MX'

+X(B)

-X(N)

+Y(§ )-Y(T)

4. Hệ tọa độ HN 72

Ngày 05/9/1972, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 245/QĐ-

TTg về việc thống nhất hệ tọa độ và độ cao gọi tắt là hệ tọa độ HN 72.

• Hệ quy chiếu HN – 72 gồm 2 hệ tách rời nhau:

- Hệ quy chiếu độ cao: Là mặt Quasigeoid Việt Nam (mặt nước biển

TB) đi qua một điểm được định nghĩa là gốc độ cao có cao độ: 0.0 (điểm

đặt tại đảo Hòn Dấu - Hải Phòng).

- Hệ quy chiếu tọa độ có:

+ Ellipxoid quy chiếu là Ellipxoid Krasovki (bán trục lớn: 6378.245; độ

dẹt 1/298,3).

+ Điểm gốc định vị Ellipxoid quy chiếu: Tại Hà Nội (định vị theo giá

trịquy ước tọa độ được truyền từ Trung Quốc sang.)

+ Phép chiếu: Lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc Gauss – Kruger.


5. Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM Phép chiêu UTM

+Y

+X

-Y 1.0

001

1.0

000

0.9

996

Các hệ số biến dạng

840 B

800 N

A C D

B M E500km

AB, DE- đường chuẩn

- Kinh tuyến trục nằm ngoài mặt trụ, còn hai kinh

tuyến biên nằm trong hình trụ. Tỷ lệ chiếu của kinh

tuyến trục nhỏ hơn 1. Múi 60 có k = 0,9996; múi 30 có

k = 0,9999. Tỷ lệ chiếu của hai kinh tuyến biên lớn

hơn 1. Hai đường cong cắt mặt trụ có hệ số chiếu bằng

1, tâm chiếu là tâm O quả đất.

- Phép chiếu UTM sẽ giảm được sai số biến dạng ở ngoài biên

và phân bố đều trong phạm vi múi chiếu 60 . Nhưng khi xử lý số

liệu lại rất phức tạp.

Đặc điểm

CÁC HỆ TỌA ĐỘ THƯỜNG DÙNG TRONG TRẮC ĐỊASo sánh sự khác nhau giữa phép chiếu Gauss và UTM :• Gauss-Mặt trụ ngang trùng với mặt phẳng xích đạo Elip-Tỉ lệ biến dạng dài của trục là 1-Diện tích múi lớn hơn diện tích thực-

• UTM-Mặt trụ ngang cắt theo hai cung cát tuyến cách đều kinh tuyến trục 180 km.-Tỉ lệ biến dạng dài là 0,9996-Diện tích múi nhỏ hơn diện tích thực-


6. Hệ tọa độ quôc gia Việt Nam VN - 2000

Hệ tọa độ VN – 2000 được Thủ tướng Chính phủ quyết định là Hệ

tọa độ Trắc Địa – Bản đồ quốc gia Việt Nam có hiệu lực từ ngày

12/8/2000. Hệ tọa độ này có đặc điểm:

-Sử dụng Elipxoid WGS - 84 làm Elipxoid thực dụng, Elipxoid này

có bán trục lớn là a = 6378137m, độ dẹt = 1/298,2.

-Sử dụng phép chiếu và hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM.

-Gốc tọa độ trong khuôn viên Viện Công Nghệ Địa Chính, Hoàng

Quốc Việt, Hà Nội.


7. Hệ tọa độ trắc địa

Coi trái đất là hình Elipxoid tròn xoay.

BM là vĩ độ trắc địa của điểm M là

góc hợp bởi hướng của pháp

tuyến đi qua điểm đó với mặt

phẳng xích đạo.

LM là kinh độ trắc địa của điểm M

là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng

kinh tuyến gốc và mặt phẳng kinh

tuyến qua điểm đó.

Tọa độ trắc địa của 1 điểm được viết M (B,L).

P

P1

G A’

D

S N O

O1 O2 BM

M

A

LM


1.5. ĐỘ CAO VÀ HIỆU ĐỘ CAO

MÆt Elipxoid qu¶ ®Êt

MÆt Geoid (MÆt thuû chuÈn qu¶ ®Êt)

MÆt thuû chuÈn gi¶ ®Þnh

MÆt thuû chuÈn qua A

MÆt thuû chuÈn qua B

hAB

H"B

BH'BH

AH"

H'A

HA

A

B

Ở nước ta chọn mốc chuẩn tại trạm nghiệm triều Hòn Dấu - Đồ Sơn - Hải Phòng

làm độ cao “0” cho cả nước.

Ch¦+ng 1

Documents

Transcript of Ch¦+ng 1