TRÁI ĐÁT VÀ CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT. GV: Đào Hữu Sĩ. Khoa Xây dựng

Chương 1: TRÁI ĐÁT VÀ CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT GV: Đào Hữu Sĩ Khoa Xây dựng NỘI DUNG CHƯƠNG • Hình dạng - kích thước trái đất cách biểu thị mặt đất • Các hệ tọa độ - độ cao • Khái niệm đồ • Phân mảnh đánh số hiệu đồ §1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT 1.1.1 Hình dạng Bề mặt trái đất có diện tích S ≈ 510,2 triệu km2 Trong đó: Đại dương chiếm 71% Lục địa chiếm 29% Là mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao +8882m (đỉnh Hymalaya), chỗ thấp -11032m (hố Marian Thái Bình Dương, gần Philippines) Đầu kỷ 20 (Listinger – Đức), đưa khái niệm mặt Geoid dùng mặt để biểu thị bề mặt trái đất Mặt Geoid : mặt nước biển trung bình yên tĩnh, kéo dài xuyên suốt qua lục địa hải đảo tạo thành mặt cong khép kín (Mặt Geoid cịn gọi mặt thủy chuẩn lục địa, hay mặt nước gốc trái đất) Hình ảnh trái đất chụp từ vệ tinh Mặt Geoid dùng làm mặt quy chiếu hệ thống độ cao Mặt Geoid có đặc tính: + Mặt Geoid khơng phải mặt tốn học + Tại điểm mặt Geoid vng góc với phương đường dây dọi điểm 1.1.2 Kích thước Do mặt Geoid khơng phải mặt tốn học, nên tính tốn - biểu diễn kích thước Trái đất phải dùng bề mặt khác gần trùng với Geoid phải mặt tốn học, mặt Ellipsoid trái đất (Gọi tắt Ellipsoid), cần thoả mãn: - Tâm Ellipsoid trùng với tâm Geoid - Mặt phẳng xích đạo Ellipsoid trùng với mặt phẳng xích đạo Geoid - Thể tích Ellipsoid trái đất = thể tích Geoid - Tổng bình phương chênh cao từ mặt Ellipsoid tới mặt Geoid nhỏ ([h2] =min) Đặc điểm Ellipsoid: - Ellipsoid mặt biểu diễn phương trình tốn học hầu hết tính toán Trắc địa thực mặt (gọi Mặt quy chiếu) - Tại điểm, bề mặt Ellipsoid ln vng góc với phương pháp tuyến Đặc trưng cho Ellipsoid + Bán trục lớn (bán kính lớn): a + Bán trục nhỏ (bán kính nhỏ): b ab + Độ dẹt   a Ph.trình: X Y2 Z2    a a b b Geoid a O Ellipsoid Một số Ellipsoid trái đất Tác giả (Ellipsoid) Quốc Năm gia Bán trục Bán trục Độ dẹt lớn a (m) nhỏ b (m) Delambre Pháp 1800 6.375.653 6.356.564 1:334,0 Everest Anh 1830 6.377.276 6.356.075 1:300,8 Bessel Đức 1841 6.377.397 6.356.079 1:299,2 Clark Anh 1980 6.378.249 6.356.515 1:293,5 Krasovski Nga 1940 6.378.388 6.356.863 1:298,3 WGS84 Mỹ 1984 6.378.137 6.356.752,3 1:298,25 §1.2 CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT 1.2.1 Khái niệm Trong trắc địa, để tiện cho việc thiết kế kỹ thuật, người ta tìm cách biểu diễn bề mặt trái đất lên mặt phẳng tờ giấy Phương pháp cho phép thu nhỏ bề mặt trái đất với độ xác cần thiết Vì bề mặt trái đất bề mặt tự nhiên vô phức tạp, để biểu diễn lên mặt phẳng ta phải chiếu bề mặt trái đất lên mặt Ellipsoid mặt cầu 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 phương pháp khác Sau cắt mặt trụ, mặt nón,… theo đường sinh chọn trước trải mặt phẳng Phương pháp chiếu làm cho bề mặt đất bị biến dạng Sự biến dạng phụ thuộc vào điểm chiếu điểm mặt đất phương pháp chiếu 1.2.2 Định vị điểm mặt đất Vị trí khơng gian điểm mặt đất xác định yếu tố: Toạ độ địa lý (, ) toạ độ vng góc phẳng (x, y) mặt quy chiếu Ellipsoid Độ cao điểm so với mặt Geoid Để xác định vị trí điểm A,B,C không gian ta chiếu chúng xuống mặt Geoid theo phương dây dọi ta điểm a, b, c B A C b a c P Trong trường hợp biểu diễn bề mặt trái đất phạm vi khơng lớn, với u cầu độ xác không cao không chiếu bề mặt trái đất lên mặt cầu mà chiếu trực tiếp lên mặt phẳng §1.3 HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA LÝ Trong toán học trắc địa, để xác định toạ độ điểm, cần xác định quan hệ điểm với hệ trục chọn làm gốc P Q O M M P1 Q1 - - Để xác định toạ độ địa lý điểm bề mặt trái đất, Giả sử phương pháp tuyến trùng với phương dây dọi mặt Geoid trùng với mặt Ellipsoid tròn xoay trái đất Các yếu tố chọn làm gốc hệ toạ độ địa lý sau: Tâm O trái đất chọn làm gốc toạ độ Hai mặt phẳng gốc mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng xích đạo Từ hình vẽ: P, P1: cực Bắc cực Nam trái đất PP1: trục xoay trái đất Q, Q1: cực Tây cực Đông trái đất G (Greenwich): Vị trí đài thiên văn Greenwich ngoại Ln đôn Để hiểu rõ hệ toạ độ địa lý, có số khái niệm sau: - Mặt phẳng kinh tuyến mặt phẳng qua trục xoay PP1 trái đất - Mặt phẳng vĩ tuyến mặt phẳng vng góc với trục xoay PP1 - Đường kinh tuyến giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến với mặt cầu trái đất - Đường vĩ tuyến giao tuyến mặt phẳng vĩ tuyến với mặt cầu trái đất - Mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua G (Mặt phẳng kinh tuyến gốc chia trái đất làm hai nửa Đông bán cầu Nam bán cầu) - Mặt phẳng xích đạo mặt phẳng vĩ tuyến qua tâm O trái đất Toạ độ địa lý điểm M(M ,M) M (vĩ độ): góc hợp mặt phẳng xích đạo đường dây dọi qua M M (kinh độ): góc hợp mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm M Trên xích đạo  =0, kinh tuyến gốc =0 Thường quy ước: M từ xích đạo lên gọi vĩ độ Bắc (00  900)  M từ xích đạo xuống gọi gọi vĩ độ Nam (00  900) M từ kinh tuyến gốc G sang Đông gọi kinh độ Đông (00  1800) M từ kinh tuyến gốc G sang Tây gọi kinh độ Tây (00  1800) §1.4 HỆ TOẠ ĐỘ VNG GĨC KHƠNG GIAN OXYZ (HỆ T.Đ ĐỊA TÂM)