Giáo trình Trắc địa cơ sở 1 (Nghề Trắc địa công trình CĐTC)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: TRẮC ĐỊA CƠ SỞ NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Quảng Ninh, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “Trắc địa sở 1” biên soạn tổng hợp từ nhiều sách giáo trình nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy tài liệu cho học sinh/sinh viên nghề Trắc địa cơng trình, kỹ thuật xây dựng dân dụng cơng nghiệp, cấp nước Giáo trình trang bị cho học sinh/sinh viên nghề kiến thức trắc địa để giải toán trắc địa bản; phép đo, công dụng cấu tạo thiết bị, dụng cụ đo; khái niệm phân loại, bình sai đơn giản lưới khống chế đo vẽ; đọc, phân loại sử dụng tờ đồ, phân loại phương pháp thành lập, độ xác tờ đồ Từ giúp cho người học đọc, hiểu quy trình, quy phạm trắc địa để đo đạc, tính tốn thành lập lưới đo vẽ đồ địa hình Căn vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa cơng trình nhà trường, tơi xây dựng biên soạn giáo trình “Trắc địa sở 1” dùng cho hai hệ Cao đẳng Trung cấp gồm chương, cụ thể sau: Chương Những kiến thức trắc địa Chương Định hướng đường thẳng Chương Lý thuyết sai số Chương 4: Đo góc thiết bị đo góc Chương 5: Đo dài thiết bị đo dài Chương 6: Đo cao thiết bị đo cao Chương 7: Lưới khống chế đo vẽ Chương 8: Bản đồ mặt cắt địa hình Trong trình biên soạn, tác giả cố gắng chọn lọc lượng thông tin cần thiết, phù hợp với thời lượng học tập thiết bị, dụng cụ trường có Tơi xin chân thành cảm ơn tham gia đóng góp thành viên khoa Xây dựng Hội đồng thẩm định Trường Cao đẳng nghề Xây dựng để tơi hồn thành giáo trình Xin trân trọng cảm ơn! MỤC LỤC NỘI DUNG TT TRANG TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC TRẮC ĐỊA CƠ BẢN CHƯƠNG 2: ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG 25 CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT SAI SỐ 35 CHƯƠNG 4: ĐO GÓC VÀ THIẾT BỊ ĐO GÓC 44 CHƯƠNG 5: ĐO DÀI VÀ THIẾT BỊ ĐO DÀI 56 CHƯƠNG 6: ĐO CAO VÀ THIẾT BỊ ĐO CAO 70 CHƯƠNG 7: LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO VẼ 84 10 CHƯƠNG 8: BẢN ĐỒ VÀ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH 109 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Trắc địa sở Mã mơn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Môn học Trắc địa sở 01 môn học thuộc mơn học/ mơ đun chun mơn - Tính chất: Là môn học lý thuyết, tập thảo luận cung cấp cho người học kiến thức trắc địa nói chung - Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: Mơn học ‘‘Trắc địa sở‘‘có vai trị quan trọng, kiến thức nghề đầu tiên, sở lý luận để giải tốn trắc địa, tình xử lý phục vụ thi công nghề trắc địa Mục tiêu mơn học: - Về kiến thức: + Trình bày hình dạng, kích thước thật đất; Cách xác định vị trí điểm hệ tọa độ cầu hệ độ cao; Phân loại đồ, bình đồ mặt cắt địa hình; Các khái niệm góc định hướng, cơng thức tính chuyền phương vị xác định tạo độ độ cao điểm đồ; Các nguyên lý đo, cấu tạo, công dụng phương pháp đo đạc bản: đo góc, đo dài đo cao; Khái niệm, phân loại, điều kiện áp dụng loại lưới khống chế đo vẽ; bày nội dung tờ đồ, phương pháp thành lập độ xác tờ đồ + Mơ tả phân biệt quy trình phép chiếu Gauss – Kriuger, phép chiếu UTM hệ tọa độ vng góc nó; phép chiếu bằng, ảnh hưởng độ cong Trái đất đến kết đo dài đo cao, đo góc biện pháp khắc phục + Phân biệt loại sai số đo đạc trắc địa để áp dụng biện pháp khắc phục - Về kỹ năng: + Giải toán tỷ lệ, tính chuyền phương vị, tốn trắc địa bản; tính tốn sổ đo đánh giá độ xác kết đo đạc + Tính tốn bình sai đơn giản lưới khống chế đo vẽ đơn giản + Sử dụng đồ địa hình vào nội dung đơn giản, cụ thể - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Đọc, hiểu có khả tự tra cứu quy trình, quy phạm trắc địa để đo đạc, tính tốn thành lập lưới đo vẽ đồ địa hình + Có tính kỷ luật, kiên trì, nghiêm túc, trung thực học tập Nội dung giáo trình: CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC TRẮC ĐỊA CƠ BẢN Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, phân cấp, vai trò trắc địa đời sống xã hội; Hình dạng, kích thước thật đất; Phân loại loại đồ, bình đồ mặt cắt địa hình; Các phép chiếu Gauss – Kriuger, phép chiếu UTM hệ tọa độ vng góc nó; phép chiếu bằng; Sơ đồ phân mảnh, đánh số tờ đồ; - Xác định vị trí điểm hệ tọa độ cầu hệ độ cao; Ảnh hưởng độ cong Trái đất đến kết đo dài đo cao, đo góc biện pháp khắc phục; Tọa độ khung tờ đồ - Có tính kỷ luật, kiên trì, nghiêm túc, trung thực học tập Nội dung chính: Khái niệm trắc địa 1.1 Khái niệm Trắc địa khoa học Trái đất mà nội dung thơng qua phép đo đạc nhằm xác định vị trí tương đối đối tượng bề mặt đất biểu diễn chúng loại đồ, vẽ 1.2 Phân cấp Tùy theo phạm vi mục đích đo vẽ, Trắc địa chia nhiều ngành hẹp: - Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu hình dạng kích thước đất, nghiên cứu chuyển động ngang chuyển động đứng lớp vỏ đất, xác định tọa độ cao độ địa điểm trắc địa quốc gia để làm sở cho việc thành lập đồ cho riêng nước Vì khu vực đo vẽ rộng lớn nên phải xét đến độ cong mặt đất - Trắc địa phổ thông: Nghiên cứu việc đo vẽ đồ khu vực nhỏ mặt đất, khu vực nhỏ nên mặt đất mặt phẳng, việc tính tốn đơn giản - Trắc địa cơng trình: Nghiên cứu việc xây dựng lưới trắc địa sở để phục vụ thiết kế thi cơng cơng trình, lập bình đồ tỉ lệ lớn mặt cắt để phục vụ công tác thiết kế, hướng dẫn thi công lắp ráp phần vỏ ruột cơng trình, lập vẽ nghiệm thu, quan sát biến dạng cơng trình - Trắc địa ảnh: Nghiên cứu phương pháp chụp ảnh khai thác ảnh chuyên đề để thành lập đồ địa hình - Bản đồ học: Nghiên cứu việc thành lập loại đồ chuyên đề Phần giáo trình nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên ngành xây dựng thủy lợi, giao thông, kiến trúc số kiến thức trắc địa phổ thông trắc địa cơng trình, tức kiến thức đo vẽ đồ tỉ lệ lớn khu vực nhỏ, đồng thời cung cấp kiến thức trắc địa phục vụ xây dựng thi cơng cơng trình Để giải nhiều nhiệm vụ khoa học kỹ thuật khác nhau, trắc địa sử dụng kiến thức thuộc ngành khoa học khác như: tốn, lý, hóa, thiên văn, địa mạo, địa chất, chụp ảnh, tin học Vai trò trắc địa đời sống xã hội 2.1 Đối với xã hội Thành mơn học trắc địa có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn kinh tế quốc dân Các loại đồ, bình đồ sở để thể kết nghiên cứu ngành địa chất, địa lý, địa vật lý, địa mạo loại đồ địa hình cần thiết cho công tác quy hoạch, phân bố lực lượng lao động, thăm dò khai thác sử dụng tài nguyên thiên nhiên, cần thiết cho việc thiết kế loại cơng trình, qui hoạch đất đai, tổ chức sản xuất nông nghiệp, xây dựng hệ thống tưới tiêu đồng ruộng… 2.2 Đối với an ninh quốc phịng Bản đồ địa hình cần thiết cho việc nghiên cứu lập kế hoạch, huy tác chiến… 2.3 Đối với giai đoạn quy hoạch, thiết kế xây dựng cơng trình Sự phát triển đại cơng nghiệp có ngành điện năng, luyện kim, xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông thủy lợi đặt cho ngành Trắc địa cơng trình nhiều nhiệm vụ: Khảo sát, thi công, lắp ráp, nghiệm thu cơng trình xây dựng Đối với ngành xây dựng, Trắc địa ln giữ vị trí quan trọng hàng đầu, thấy rõ điều nghiên cứu giai đoạn để thực cơng trình: đường quốc lộ, cầu, trạm thủy điện, chung cư Để thực cơng trình mặt đất, cơng việc phải trải qua giai đoạn: qui hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công nghiệm thu + Ở giai đoạn quy hoạch: Ví dụ qui hoạch thủy lợi người kĩ sư phải sử dụng đồ tỉ lệ nhỏ, vạch phương án xây dựng cơng trình, vạch kế hoạch tổng qt khai thác sử dụng cơng trình + Ở giai đoạn khảo sát: Người kĩ sư phải biết đề xuất yêu cầu đo vẽ đồ tỉ lệ lớn khu vực giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng cơng trình + Ở giai đoạn thiết kế: Người kĩ sư phải có kiến thức trắc địa để tính tốn thiết kế cơng trình đồ, vẽ mặt cắt địa hình + Ở giai đoạn thi cơng: Người kĩ sư phải có kiến thức kinh nghiệm công tác trắc địa để đưa cơng trình thiết kế mặt đất, theo dõi tiến độ thi công ngày + Ở giai đoạn nghiệm thu quản lý cơng trình: Là giai đoạn cuối cùng, người kĩ sư phải có hiểu biết cơng tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước cơng trình xây dựng, áp dụng số phương pháp quan trắc để theo dõi biến dạng cơng trình q trình khai thác sử dụng 2.4 Đối với công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên Các loại đồ địa hình cần thiết cho cơng tác thăm dị, sử dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên Công tác tổ chức quản lý khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia Lịch sử phát triển trắc địa Sự phát sinh phát triển ngành trắc địa gắn liền với trình phát triển xã hội lồi người Trước Cơng nguyên người Ai Cập thường phải phân chia lại đất đai sau trận lũ lụt sông Nin, xác định lại ranh giới tộc, người ta sáng tạo phương pháp đo đất Thuật ngữ trắc địa theo tiếng Hy Lạp (Geodesie) có nghĩa phân chia đất đai khoa học trắc địa đời từ Trải qua nhiều thời đại, với phát minh phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, môn học trắc địa ngày phát triển Những phát minh kính viển vọng, kim nam châm, logarit, tam giác cầu… tạo điều kiện vững cho phát triển ngành trắc địa Trong thập kỷ gần đây, thành tựu khoa học kỹ thuật làm cho ngành Trắc địa có bước phát triển mạnh, thay đổi chất: kỹ thuật thăm dò từ xa (viễn thám) cho phép thành lập đồ từ ảnh chụp máy bay, vệ tinh Nhiều nước công nghiệp phát triển chế tạo máy trắc địa kích thước nhỏ, có nhiều tính hay kết hợp phần phần điện tử làm cho máy đo đạc trở nên nhỏ gọn xác cao nhiều tính Việc dùng máy tính điện tử để giải tốn trắc địa có khối lượng lớn, việc sử dụng ảnh chụp từ vệ tinh hay tàu vũ trụ để thành lập đồ địa hình thành tựu khoa học áp dụng ngành trắc địa Ở nước ta ngành Trắc địa phát triển từ lâu, nhân dân ta áp dụng hiểu biết trắc địa vào sản xuất, quốc phịng: Những cơng trình xây dựng cổ thành Cổ Loa minh chứng hiểu biết trắc địa nhân dân ta Đầu kỷ XX sau thơn tính lập hộ, người Pháp tiến hành công tác đo vẽ đồ tồn Đơng Dương nhằm mục đích khai thác tốt tài nguyên vùng Việc đo đạc tiến hành qui mô, áp dụng phương pháp đo khoa học máy móc đo có chất lượng cao, đồ, hồ sơ cịn lưu trữ nói lên điều Trong thời kháng chiến chống thực dân, công tác trắc địa chủ yếu phục vụ cho mục đích qn trắc địa pháo binh, cơng binh, trinh sát Sau kháng chiến thành công, Nhà nước ta quan tâm đến công tác trắc địa, Cục đo đạc đồ Nhà nước đời năm 1959 đánh dấu bước trưởng thành ngành Trắc địa Việt nam Đội ngũ người làm công tác trắc địa ngày lớn mạnh Trước năm 1960 từ chỗ nước có vài chục kỹ thuật viên đào tạo thời kỳ Pháp thuộc làm việc ngành giao thông, thủy lợi, xây dựng tới đội ngũ cán trắc địa lên tới hàng ngàn người từ đủ trình độ: Sơ cấp, trung cấp, kỹ sư, tiến sĩ trắc địa Song song với việc cử người học nước ngoài, Nhà nước định mở khóa Kỹ sư Trắc địa Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào năm 1962 Việc đào tạo không ngừng lại bậc đại học mà bắt đầu đào tạo cán trắc địa sau đại học Cục đo đạc đồ Nhà nước quan có chức đo vẽ đồ toàn quốc ban hành qui phạm Trắc địa chung cho toàn quốc Các ngành có tổ chức trắc địa riêng, phục vụ cho công tác đo vẽ đồ tỉ lệ lớn nhằm đáp ứng yêu cầu công tác thiết kế, thi công quản lí cơng trình cho đơn vị Những đơn vị thường dùng trắc địa Trong trắc địa phải đo đại lượng hình học chiều dài, góc, diện tích, thể tích đại lượng vật lý gia tốc trọng trường, thời gian, yếu tố khí tượng 4.1 Đơn vị đo dài Năm 1791, Tổ chức đo lường Quốc tế lấy đơn vị đo dài mét với quy định: “Một mét chiều dài tương ứng với 4.10-7 chiều dài kinh tuyến qua Pari” chế tạo thước chuẩn có độ dài 1m thép khơng gỉ, có độ giãn nở nhỏ đặt Viện đo lường Pari Sau kỷ XIX, độ xác thước chuẩn khơng cịn đáp ứng u cầu đo lường phần tử vô nhỏ Năm 1960 quy định lại “Một mét chiều dài 1.650.763,73 chiều dài bước sóng xạ chân khơng ngun tử Kripton-86, tương đương với quỹ đạo chuyển rời điện tử hai mức lượng 2P10 5d5” 1m = 10dm = 100cm = 1000mm = 1000.000m = 1000.000.000Nm Ngồi số nước cịn dùng đơn vị đo dài khác: 1foot = 0,3048m, 1inch = 25,3mm, dặm hải lý 4.2 Đơn vị đo góc Trong Trắc địa thường dùng ba hệ đơn vị đo góc Radian, độ grad - Rad độ lớn góc tính tỷ số chiều chài cung chắn góc bán kính vịng trịn: 1800 =  rad - Độ góc tâm đường trịn chắn cung trịn có chiều dài 1/360 chu vi hình trịn = 60’ = 3600’’ - Grad góc tâm đường trịn chắn cung trịn có chiều dài 1/400 chu vi hình trịn 1g = 100c = 10000cc - Quan hệ đơn vị đo góc: góc trịn =  rad = 3600 = 400g - Đơn vị đo diện tích thường dùng m2, km2, ha: 1km2 = 106m2; 1ha = 104m2 Hình dạng kích thước đất 5.1 Hình dạng tự nhiên Mặt ngồi đất có dạng ghồ ghề, phức tạp bao gồm đại dương, lục địa hải đảo, biển chiếm tới 71%; cịn lục địa có 29% Hố sâu đáy đại dương (Vũng Morena biển Philipne) gần -11 km Hình 1.1 Bề mặt lồi lõm Trái đất Đỉnh núi cao Everest (Himalaya) gần +9 km Bán kính trung bình trái đất 6371km Kể từ đỉnh núi cao tới đáy biển sâu nhất, chênh lệch độ cao khoảng 20 km Ta có tỷ số: h 20 10 =  R 6371 3000 Nếu ta tưởng tưởng trái đất bóng có bán kính 3m vết gợn lớn Tại trạm đo A: - Tiến hành cân định tâm máy (đưa tâm máy trùng với tâm mốc) Lắp ắc quy, mở máy khởi động máy, kiểm tra chế độ cân điện tử Đặt chế độ đo đơn vị đo - Đưa ống kính ngắm xác điểm định hướng B Bằng phím chức năng, nhập số liệu số (K), nhiệt độ (t), áp suất (P), toạ độ độ cao điểm trạm đo A (XA, YA, HA), toạ độ điểm định hướng B (XB, YB), chiều cao máy im, chiều cao gương sào (lg) Đưa trị số hướng mở đầu 000’00” - Quay ống kính ngắm tâm gương sào điểm chi tiết Lúc máy tự động đo nhập liệu vào CPU tri số khoảng cách nghiêng DA1, góc 1 (kẹp hướng mở đầu AB hướng A1) góc đứng 1 (hoặc góc thiên đỉnh z1), (hình 8.12) c Nguyên tắc xử lý số liệu CPU Với lệnh thực bàn phím máy, xử lý CPU phần mềm tiện ích thực tốn sau: - Tính số gia toạ độ điểm trạm máy A điểm định hướng B: XAB = XB - XA (8.4) YAB = YB - YA - Tính góc định hướng cạnh mở đầu:  AB = arctg Y AB X AB (8.5) - Tính góc định hướng cạnh SA1:  A1 =  AB − 180 +  (8.6) - Tính chuyển cạnh nghiêng DA1 trị số cạnh ngang SA1: S A1 = D A1 cos v1 (8.7) Hoặc S A1 = D A1 sin Z - Tính số gia toạ độ điểm đặt máy A điểm chi tiết 1: X A1 = S A1 sin  A1 (8.8) Y A1 = S A1 cos  A1 - Tính toạ độ mặt phẳng điểm chi tiết 1: X = X A + X A1 (8.9) Y1 = Y A + Y A1 - Tính chênh cao điểm đặt máy A điểm chi tiết 1: h A1 = S A1 tgv1 +i m −t (8.10) Hoặc h A1 = S A1 cot gZ +i m −t 124 - Tính độ cao điểm chi tiết 1: H = H A + h A1 (8.11) Như số liệu toạ độ không gian ba chiều (X, Y, H) điểm chi tiết CPU tự động tính tốn Số liệu biểu thị hình tinh thể lưu giữ nhớ nhớ (field book) 2.4 Độ xác đồ 2.4.1 Yêu cầu độ xác đồ Yêu cầu độ xác điểm khống chế đồ mKC=0,2mm.M (mm) so với điểm khống chế cấp cao (Với M mẫu số tỷ lệ tờ đồ cần đo vẽ) Yêu cầu độ xác điểm chi tiết đồ giảm khoảng lần so với độ xác điểm khống chế Sai số vị trí điểm chi tiết nhiều người nhiều nước khác giới nghiên cứu có kết gần Bảng sau giới thiệu kết nghiên cứu số nước sai số vị trí điểm chi tiết cho phép so với điểm khống chế gần nhất, tính đồ Bảng 8.2 Sai số điểm chi tiết đồ TÊN NƯỚC TỶ LỆ ĐO VẼ SAI SỐ ĐIỂM CHI TIẾT(mm) PHƯƠNG PHÁP ĐO Liên Xô 1/10.000 0,3 Máy kinh vỹ Ba Lan 1/5.000 0,4 - 0,8 Cộng Hoà LB Đức 1/2.000 0,4 Bungari Tiêu chuẩn sai số vị trí điểm chi tiết cho phép Việt Nam lấy giá trị 0,4 mm đồ Tức sai số vị trí điểm chi tiết ngồi thực địa mCT=0,4mm.M Ngồi quy định khác đo vẽ phải tuân thủ theo quy phạm đo vẽ đồ như: Yêu cầu số điểm khống chế nhà nước số điểm đo vẽ đồ phụ thuộc vào tỷ lệ đồ, VD: Khi đo vẽ đồ 1/ 5.000, khu vực đo vẽ rộng 15 – 20 km2 , yêu cầu phải có điểm tam giác nhà nước, điểm độ cao nhà nước, cú km2 u cầu có điểm đo vẽ đồ; Trên đồ diện tích vng cm phải có điểm chi tiết; Độ xác việc biểu diễn dáng đất đường mức đồ; Độ xác việc biểu diễn địa vật đồ (Tài liệu tham khảo: Quy phạm đo vẽ đồ địa hình) 2.4.2 Mật độ điểm khống chế Để đảm bảo độ xác đồ địa hình, yêu câu số lượng điểm khống chế đo vẽ tờ đồ phải đủ để đo vẽ hết khu vực cần đo vẽ với khoảng cách từ máy đến điểm chi tiết phù hợp với tỷ lệ đồ 125 Mật độ điểm khống chế phụ thuộc vào khoảng cách từ máy đến điểm chi tiết cần xác định vẽ đồ a Khoảng cách từ máy tới điểm chi tiết Phương pháp đo vẽ chi tiết thông dụng phương pháp toạ độ cực Theo lý thuyết sai số sai số trung phương điểm chi tiết mặt thực địa phụ thuộc vào độ đo góc đo dài phương pháp tia ngắm nghiêng Hình 8.13 Đo chi tiết mCT = m 2 + m D2 (8.12) Áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng coi m  = m D ta có: mCT = m D Hay: m D = (8.13) mCT (8.14) Mặt khác mCT = 0,4mm.M mD = T D Suy ra: D = m D T Hay: DCF = (8.15) 0,4 mm.M T (8.16) b Diện tích khống chế điểm khống chế đo vẽ Các dạng đồ hình lưới khơng chế gồm: lưới tam giác, lưới đa giác Giả thiết bố trí điểm khống chế ngồi mặt đất theo hình tam giác, đơn giản ta xét lưới dạng đồ hình lục giác Nếu coi khoảng cách từ máy đến điểm chi tiết D chiều dài cạnh tam giác là: s CF = D d (8.17) Ta thấy diện tích khống chế điểm lần diện tích tam giác cạnh s: S CF = 3.s = 0,85.s (8.18) c Mật số điểm khống chế đo vẽ Vậy diện tích đo vẽ F ta tính số điểm khống chế với khoảng cách từ máy đến điểm chi tiết D là: 126 s Hình 8.14 Diện tích khống chế n= F F = S CF 0,85.s (8.19) (n: tổng số điểm khống chế đo vẽ, số nguyên, làm trịn thường tiến) Trong khu vực đo vẽ có nhiều cấp khống chế.Cấp khống chế cấp cao làm đầu cấp cho cấp khống chế thấp Mà ta sử dụng tất điểm khống chế cấp làm điểm khống chế đo vẽ cho đảm bảo khoảng cách cho phép từ máy tới điểm chi tiết theo tỷ lệ đồ Từ cơng thức ta tính số điểm khống chế cấp cao cho diện tích đo vễ F VD: Xác định số lượng điểm khống chế cấp nhà nước cần thiết để đo vẽ hết diện tích km2 HD: Ta biết chều dài cạnh ngắn lưới hạng IV nhà nước km Vậy số điểm khống chế cấp IV nhiều là: nIV = F/0,85.s2IV = km2/ (0,85 (2 km)2) = 2.4.3 Sai số tương đối mạng lưới Tuỳ theo cấp loại hình lưới yêu cầu sai số tương đối mạng lưới khác (Tìm đọc bảng quy định tiêu kỹ thuật cấp lưới khống chế ) VD: Sai số tương đối đường chuyền cấp 1/ 5000 Sai số tương đối đường chuyền cấp đo vẽ kỹ thuật 1/ 3000, 2.4.4 Yêu cầu mật độ điểm chi tiết Theo quy phạm đồ địa hình diện tích vng cạnh cm phải có điểm chi tiết đồ Tức khoảng cách điểm chi tiết đồ lớn cm Hay khoảng cách điểm chi tiết thực địa 20mm M VD1: Trên đồ M = 500 khoảng cách hai điểm mia 20mm 500 = 10 m, điều kiện thuận lợi ta tăng lên 15 m VD2: Trên đồ M =1000 khoảng cách hai điểm mia 20mm 1000 = 20 m, điều kiện thuận lợi ta tăng lên 25 m Bảng 8.3 Khoảng cách từ máy tới mia Tỷ lệ đo vẽ 1/5000 Khoảng cao (m) Khoảng cách lớn điểm mia (m) 0,5 1,0 Khoảng cách lớn từ máy đến mia đo vẽ (m) Địa hình Địa vật 60 80 250 300 150 150 2,0 100 350 150 5,0 120 350 150 127 1/2000 0,5 1,0 40 40 200 250 100 100 2,0 50 250 100 1/1000 0,5 1,0 20 30 150 200 80 80 1/500 0,5 1,0 15 15 100 150 60 60 Sử dụng đồ địa hình 3.1 Sử dụng đồ địa hình ngồi trời Bản đồ địa hình sử dụng rộng rãi công tác điều tra bản, quy hoạch, thiết kế quản lý khai thác cơng trình Khi đem đồ thực địa để nghiên cứu, cần phải định hướng tờ đồ xác định vị trí đứng vị trí đồ 3.1.1 Đặt đồ hướng Định hướng đồ thực địa đặt tờ đồ cho hướng Bắc - Nam kinh tuyến vẽ đồ trùng với hướng Bắc - Nam đường kinh tuyến thực địa Có thể dùng cách định hướng: a Định hướng đồ địa bàn Trải phẳng đồ; đặt địa bàn lên tờ đồ cho đường chuẩn Bắc - Nam đường kính 00 - 1800 địa bàn trùng với đường kinh tuyến vẽ đồ Giữ đồ địa bàn nằm ngang, xoay tờ đồ cho đầu Bắc kim nam châm vạch 00 địa bàn, lúc tờ đồ định hướng theo kinh tuyến từ Ở nơi có độ từ thiên  lớn (đã ghi cuối đồ) cần hiệu chỉnh  định hướng b Định hướng đồ theo địa vật Chọn địa vật kéo dài đường, dòng kênh, , vật chuẩn định hướng thấy rõ nét ngồi thực địa có vẽ đồ nhà thờ, đỉnh núi, độc lập trải phẳng xoay tờ đồ cho hướng vật chuẩn đồ trùng với hướng vật ngồi mặt đất Khi định hướng xong, nên chọn vật chuẩn khác để kiểm tra 3.1.2 Xác định vị trí điểm đồ Muốn nghiên cứu thay đổi địa hình, thay đổi số lượng vị trí địa vật thực địa so với đồ, nghiên cứu vấn đề chuyên môn khác, cần xác định xác vị trí đứng mặt đất ứng với điểm đồ Sau định hướng tờ đồ, cần nhận dạng địa vật đặc trưng xung quanh để đối chiếu với đồ: trước hết dựa vào tên làng, xóm thị trấn, tên sông núi để xác định sơ vị trí khu vực; sau dựa vào địa vật đặc trưng đường, ngã ba, ngã tư, cầu, cống để định vị xác 128 Trong trường hợp cần đánh dấu điểm cách xác lên đồ, dùng phương pháp đo góc khoảng cách từ điểm cần tìm đến địa vật đặc trưng có xung quanh vẽ chuyển lên đồ 3.2 Sử dụng đồ địa hình phịng 3.2.1 Xác định chiều dài đoạn thẳng Có thể dùng phương pháp sau: - Dùng thước có khắc vạch milimet đo trực tiếp chiều dài đồ l, đọc số thước tới 0,1mm Biết tỷ lệ đồ 1/M , tính khoảng cách nằm ngang hai điểm có ngồi mặt đất d = l.M (8.20) - Dùng compa đo: Để mũi nhọn compa trùng với điểm giữ nguyên độ compa, đặt compa lên thước tỷ lệ đọc số thước - Nếu hai điểm đầu cuối đoạn thẳng có tọa: dùng cơng thức để tính khoảng cách: d = ( xcuôi − xđâu ) + ( ycuôi − yđâu ) (8.21) 3.2.2 Xác định chiều dài đoạn cong Trong thực tế cần xác định chiều dài đường, đoạn sông, chu vi khu đất đồ: địa vật thường có dạng cong - Nếu đường cong có dạng đơn giản: tính gần cách chia thành nhiều đoạn nhỏ coi đoạn thẳng Dùng thước thẳng để đo đoạn cộng lại - Đối với đường cong phức tạp: Dùng "thước đo đường cong" 3.3.3 Xác định tọa độ điểm đồ Để xác định tọa độ vng góc x, y tọa độ địa lý ( ,  ) điểm, phải dựa vào lưới tọa độ kẻ khung tơ đồ Ví dụ xác định tọa độ điểm A xác định sau: trước hết dựa vào lưới ô vuông đồ để đọc lấy tọa độ điểm M góc Tây Nam vng chứa điểm A Từ A, hạ đường vng góc xuống cạnh ô vuông Dùng compa đo thước tỷ lệ đo lấy gia số tọa độ ∆x, ∆y; tọa độ điểm A là: XA = XM + ∆x (8.22) YA = YM + ∆y Để xác định tọa độ địa lý điểm A, tiến hành tương tự trên: qua A kẻ đường kinh tuyến, vĩ tuyến, đường gặp cạnh hình thang có góc Tây - Nam N Gia số độ vĩ ∆  gia số độ kinh ∆  nội suy theo tỷ lệ Cần lưu ý cạnh hình thang ứng với độ chênh tọa độ địa lý 1'=60" Vậy tọa độ địa lý A là:  A =  N +  (8.23)  A =  N +  3.3.4 Xác định độ cao điểm đồ Trên đồ, độ cao mặt đất thể đường đồng mức ghi 129 độ cao điểm đặc trưng Muốn xác định độ cao điểm đồ, phải vào vị trí tương hổ điểm so với đường đồng mức gần mà nội suy (hình 8.15) - Nếu điểm cần xác định độ cao nằm đường đồng mức Hoặc đỉnh đồi, n ngựa có độ cao độ cao đường đồng mức - Độ cao điểm nội suy từ đường đồng mức 10m 15m (khoảng cao E=5m): qua B kẻ đường vng góc với đường đồng mức lân cận 10m 15m; gọi d1 d2 khoảng cách từ B tới đường đồng mức này; nội suy theo phương pháp "tỷ lệ thuận", ta có: H B = 10m + d1 5m d1 + d Hoặc H B = 15m − d2 5m d1 + d Hình 8.1 Xác định độ cao Độ cao điểm xác định đồ có độ xác khơng cao thân đường đồng mức nội suy từ điểm chi tiết có độ cao 3.3.5 Đo diện tích đồ Trong khâu cơng tác tính toán, thiết kế kỹ sư thường gặp nhiều trường hợp phải tính diện tích khu đất đồ Ta xét trường hợp sau: a Khi diện tích cần đo bao quanh đoạn thẳng (hình 8.16) Người ta chia hình cần đo thành tam giác, chữ nhật Dùng thước tỷ lệ đo lấy kích thước hình áp dụng cơng thức tốn học để tìm diện tích hình; cộng diện tích hình lại, ta diện tích hình cần đo Hình 8.16 Tính diện tích phương pháp chia thành hình b Khi diện tích cần đo bao quanh đường cong Có thể áp dụng phương pháp sau đây: - Phương pháp đếm ô vuông: Trên tờ giấy bóng mờ phim nhựa, kẻ lưới vng kích thước 2x2mm 5x5mm Đặt đè lưới vng lên diện tích cần đo (hình 8.17) Đếm số vng nằm đường biên hình: trước hết đếm vng ngun; khuyết nằm ven đường biên phải bù trừ cho để thành ô chẵn đếm, 130 phầnbù trừ ước lượng mắt Tùy theo tỷ lệ đồ kích thước vng mà tính diện tích thực vng Biết số vng nằm đường biên, tính diện tích thực hình cần đo Hình 8.17 Tính diện tích phương pháp đếm số vng Ngồi người ta cịn dùng máy đo diện tích để đo diện tích đồ 3.3.6 Xác định độ dốc mặt đất đồ a Độ dốc Giả sử có điểm A, B nằm mặt đất dốc (hình IX-5a), góc dốc mặt đất V; theo định nghĩa, độ dốc mặt đất đoạn AB là: i = tgV = h d (8.24) Trong đó: h chênh cao A B; d khoảng cách ngang A B; I độ dốc tính theo % Hình 8.18.Tính độ dốc Muốn xác định độ dốc đoạn thẳng AB, cần biết chênh cao h, khoảng cách ngang d.Ví dụ: h=1m; d=20m i=5% b Biểu đồ độ dốc góc dốc Để xác định độ dốc i góc dốc V nhanh chóng, phía tờ đồ thường vẽ "biểu đồ độ dốc" "biểu đồ góc dốc" Dựa vào cơng thức (8.25) ta có: d= h i (8.25) 131 Nếu thấy h = E , khoảng cao đường đồng mức đồ Cho trước độ dốc i 1%, 2%, 3%, tính giá trị d tương ứng Biểu diễn d lên hệ trục tọa độ vng góc ta có đường cong hypecbơn độ dốc (hình 8.19) ứng với khoảng cao E đồ Trên tờ đồ, thường có giá trị E (khoảng cao đường đồng mức khoảng cao đường đồng cái) Trên hình 8.20 hypecbơn độ dốc dùng với E = 2m Hình 8.19 Biểu đồ độ dốc Nhiều khi, người ta dựng hypecbôn góc dốc V hình 8.20 - Cách dùng hypecbôn độ dốc: giả sử muốn xác định độ dốc mặt đất hai điểm A B đồ; A B điểm nằm đường đồng mức khác Dùng compa đo đầu compa trùng với A B, giữ nguyên khâu độ compa đặt lên hypecbôn độ dốc cho đoạn thẳng mũi compa song song với trục tung biểu đồ Di chuyển compa xa hay gần trục tung mũi compa trùng với trục hồnh, cịn mũi trùng với đường cong: số đọc độ dốc mũi chạm trục hoành Hình 8.20 Hypecbơn góc dốc 3.3.7 Vẽ mặt cắt địa hình theo hướng biết đồ địa hình (Dựng lát cắt) Để thấy rõ thay đổi mặt đất tự nhiên dọc theo tuyến định trước đồ, dựa vào giao điểm tuyến với đường đồng mức để vẽ mặt cắt địa hình Ví dụ hình 8.21, cần vẽ mặt cắt địa hình dọc theo tuyến AB Trên giấy trắng, ta kẻ trục hoành biểu thị khoảng cách điểm; trục có tỷ lệ với tỷ lệ đồ; trục tung biểu thị độ cao có tỷ lệ tự chọn cho thích hợp Dùng compa để đưa đoạn thẳng A-1, 1-2, 2-3, lên trục hoành, từ dóng song song với trục tung tới độ cao tương ứng; nối đầu nút, ta có mặt cắt ngang địa hình dọc theo tuyến AB (hình 8.22) Mặt cắt địa vẽ từ đồ theo phương pháp có độ xác thấp, thân đường đồng mức nội suy từ điểm chi tiết có độ cao, mang sai số tới 1/3 khoảng cao đều; cần có mặt cắt địa hình dùng khâu tính tốn, thiết kế, tiến hành đo vẽ trực tiếp 132 Hình 8.21 Bình đồ tuyến Hình 8.22 Mặt cắt địa hình dọc theo tuyến 3.3 Đo vẽ mặt cắt địa hình Để phục vụ cho thiết kế, thi cơng cơng trình dạng tuyến: đường sắt, đường ơtơ, kênh mương, hệ thống đường dây tải điện, phải tiến hành đo vẽ mặt cắt địa hình Mặt cắt địa hình biểu diễn cao thấp mặt đất tự nhiên dọc theo tuyến Mặt cắt có loại: mặt cắt dọc mặt cắt ngang 3.3.1 Mặt cắt dọc a Lập mặt cắt dọc Để đo mặt cắt dọc mặt đất ta cần chọn đường tim, sau dùng để thiết kế tim công trình Đường tim hệ thống đường gãy khúc có dạng đường chuyền kinh vĩ chỗ gãy khúc bố trí đoạn đường cong để phục vụ yêu cầu kỹ thuật Chọn đường tim quan trọng, ảnh hưởng đến độ xác dễ dàng việc đo đạc việc bố trí cơng trình sau Bởi lập đường tim phải tiến hành khảo sát phần, đặc biệt nơi địa hình phức tạp Đường tim lập sau: - Góc ngoặt đo máy kinh vĩ 133 - Độ dài đo thước thép Trên đường tim cách 100m lại đóng cọc ký hiệu C (C0; C1; C2; Cn) cách 1000m đóng cọc ký hiệu cọc K Dọc theo đường tim, nơi địa hình thay đổi, đóng cọc phụ (cọc cộng) Phải đo khoảng cách từ cọc phụ tới cọc chính, khoảng cách từ đỉnh góc ngoặt tới cọc Khi bố trí cọc, cần có phác họa đường tim Trên phác họa ghi đường giao thông, sông, suối, rừng … hai bên đường tim b Đo độ cao Sau lập xong đường tim, dùng máy thủy chuẩn mia, đo cao cọc đường tim theo phương pháp đo cao từ Tùy theo yêu cầu dùng độ cao nhà nước, cho độ cao giả định cọc đường tim (hình 8.23), rõ cách tiến hành đo thủy chuẩn theo phương pháp từ đường tim Giả sử trạm máy cần đo có tất 10 điểm mia, đánh số thứ tự từ C 0, C1, C2,…,C10 =K1 Trong điểm Ci gọi điểm mia liên hệ; điểm Ci+a gọi điểm mia trung gian Trình tự đo thực sau: Hình 8.23.Đo vẽ mặt cắt địa hình Dựng mia vào điểm liên hệ C1, Cn Đặt máy thuỷ chuẩn cách hai mia trên; Xoay núm kính mắt để tìm lưới ngắm rõ nét nhất; Mở ốc (lẫy) hãm máy, quay ống kính phía mia sau (mia dựng điểm C1) Dõi theo phận ngắm sơ bộ, ngắm ống kính vào mia sau đóng ốc (lẫy) hãm máy lại; Xoay ốc điều ảnh để tìm mia sau rõ nét nhất, xoay ốc vi động để đưa ống kính vào mia sau; Xoay vít nghiêng, đưa bọt thuỷ dài vị trí tiến hành đọc số mặt đen, theo lưới ngắm GS; 134 Xoay mia sang mặt đỏ đọc số theo lưới ngắm G’S; Mở ốc hãm máy, quay ống kính phía mia trước (mia dựng điểm C 2) Dùng phận ngắm sơ ngắm vào mia trước; Xoay ốc điều ảnh để tìm mia trước rõ nét nhất, xoay ốc vi động để đưa ống kính vào mia trước; Xoay vít nghiêng, đưa bọt thuỷ dài vị trí tiến hành đọc số mặt đen, theo lưới ngắm GT; 10 Xoay mia sang mặt đỏ đọc số theo lưới ngắm G’T; 11 Tính chênh cao hai điểm liên hệ theo số đọc hai mặt mia: (8.26) ΔH = G – G (chênh cao theo mặt đen); S T ΔH2 = G’S - G’T (chênh cao theo mặt đỏ); 12 Tính kiểm tra kết đo ΔH1 – ΔH2 ≤ ±5mm (8.27) Nếu biểu thức khơng thoả mãn phải đo lại Bảng 8.4 Hướng dẫn cách ghi sổ đo thuỷ chuẩn lập mặt cắt Số đọc Chênh Điểm Khoảng Độ cao Trạm theo cao đặt cách tia máy điểm mia (m) ngắm Mặt đen Mặt đỏ liên hệ (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) C1 GS G’S ΔHTb HTN C1+a1 a1 G’a1 … … G’a2 … … C1+an an G’an C2 100 GT G’T ΔH1 ΔH2 Độ cao điểm mia (8) HC1 Ha1 … … Han HC2 Ghi (9) = HTN- G’a1 = HTN- G’an =HC1+ΔHTb 13 Di chuyển mia sau, dựng mia lên điểm mia trung gian tiến hành đọc số mặt đen theo lưới ngắm Gi (i- số thứ tự điểm mia trung gian) 14 Tính chênh cao trung bình hai điểm mia liên hệ H Tb = H + H 2 (8.28) 15 Tính độ cao điểm mia liên hệ (điểm mia trước) H10 = H1+ ΔHTb 16 Tính độ cao tia ngắm 135 (8.29) HTN = H1+ GS (8.30) 17 Tính độ cao điểm mia trung gian Hi = HTN- Gi (i = – 9) (8.31) Đo xong trạm máy chuyển máy sang trạm đo sau thực thao tác đo tính tốn trạm đo Để kiểm tra kết đo, cần tiến hành đo thuỷ chuẩn kỹ thuật để khép điểm 3.3.2 Mặt cắt ngang a Lập mặt cắt ngang - Kết đo mặt cắt dọc không đủ đáp ứng yêu cầu thiết kế, để phục vụ công tác thiết kế cần đo mặt cắt ngang đường tim Mặt cắt ngang mặt thẳng góc với đường tim (khi đường tim đường thẳng) đường phân giác (khi đường tim gãy khúc); đường pháp tuyến (khi đường tim đoạn cong) Mắt cắt ngang cần chọn nơi mặt đất điển hình để biểu thị chung cho đoạn đường tim đó, đường tim có nhiều mặt cắt ngang - Bề rộng mặt cắt ngang tùy theo yêu cầu mà đo vẽ Thường bên rộng 25,0m Theo hướng mặt cắt ngang, chọn nơi dáng đất thay đổi để đóng cọc đo khoảng cách cọc b Đo độ cao Dùng phương pháp đo tỏa để đo tìm độ cao điểm mặt cắt ngang Dựa vào độ cao điểm biết C0 ( C0; C1; C2; Cn) Bảng 8.5 Hướng dẫn cách ghi sổ đo thuỷ chuẩn lập mặt cắt ngang Trạm máy (1) Điểm đặt mia MCD/T/P (2) C1 T+5 T+ 10 T+25 P+5 P+12 P+25 Khoảng cách lẻ (m) (3) 10 25 12 25 Số đọc Mia trái (4) MCD (5) GS Mia phải (6) GT+5 GT+10 GT+25 GP+5 GP+12 GP+25 Chênh cao (7) GS GS GS GS GS GS - Độ cao tia ngắm Độ cao Ghi (8) HTN (9) HC1 (10) GT+5 GT+10 GT+25 GP+5 GP+12 GP+25 c Phương pháp vẽ mặt cắt dọc mặt cắt ngang - Trên số liệu đo đạc ta tính độ cao điểm xong, tiến hành đo vẽ mặt cắt (hình 8.24 hình 8.25) - Thường chọn tỷ lệ đứng lớn gấp 10 lần tỷ lệ ngang (chẳng hạn tỷ lệ ngang 1/2000 → tỷ 136 lệ đứng 1/200 - Để thuận tiện sử dụng thường chọn độ cao quy ước vẽ (mặt phẳng so sánh hay gọi đường chân trời) cho điểm thấp mặt cắt cao 8÷10cm - Ghi số liệu lên dải tương ứng - Dựng lưới mặt cắt địa hình 8.24 vẽ mặt cắt Hình 8.24 Mặt cắt dọc tuyến đường Hình 8.25 Mặt cắt ngang CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Câu 1: Trình bày nội dung tờ đồ? Câu 2: Trình bày phương pháp biểu thị địa vật, địa hình đồ? Câu 3: Trình bày phương pháp đo vẽ đồ máy kinh vĩ? Câu 4: Trình bày phương pháp đo vẽ đồ máy máy toàn đạc điện tử? Câu 5: Trình bày cơng tác đo vẽ mặt cắt dọc hình? Câu 6: Trình bày cơng tác đo vẽ mặt cắt ngang địa hình? 137 138 ... xác kết đó? HD Trình tự tính toán thực theo cột bảng sau: S (Km) 2 12 S i i Kết đo (mm) 11 .327 42 6 11 .325 15 -1 -3 3 11 .320 0 -6 -24 14 4 11 .330 10 20 32 12 11 .335 15 15 9 81  Pi= Pi  i x... cạnh đường chuyền có đồ hình số liệu sau?  AB : 14 6 014 ’45’’  CD: 311 0 51? ??30’’ D B : 99 012 ? ?15 ’’ 3: 10 5046’30’’ : 12 5035? ?15 ’’ 4: 11 1 015 ? ?15 ’’ : 12 90 51? ? ?15 ’’ C: 56039’45’’ A B Câu Tính chuyền phương... quy trình, quy phạm trắc địa để đo đạc, tính tốn thành lập lưới đo vẽ đồ địa hình Căn vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa cơng trình nhà trường, tơi xây dựng biên soạn giáo trình ? ?Trắc địa sở