tài liệu đo vẽ bình đồ địa hình

2.2.2 Các tính chất của đường đồng mức + Những điểm nằm trên một đường đồng mức thì có cùng độ cao ngoài thực địa + Đường đồng mức liên tục khép kín hoặc kéo dài đến hết biên tờ bản đồ

Chương2

Đo vẽ bình đồ địa hình 2.1 Khái niệm: Bản đồ Bình đồ Mặt cắt Ký hiệu Tỷ lệ bản đồ

2.1.1 Bản đồ

Hình chiếu thu nhỏ của toàn bộ trái đất hay một phần mặt đất lên mặt phẳng theo một quy luật toán học nhất định gọi là bản đồ Khi thành lập bản đồ người ta đã tính đến ảnh hưởng của độ cong trái đất đến kết quả đo đạc Bản đồ thường được thành lập cho khu vực rộng lớn và thống nhất trong từng quốc gia Trên bản đồ tất cả các nội dung của bề mặt trái đất đều được biểu thị

2.1.2 Bình đồ

Hình chiếu thu nhỏ của một khu vực trên bề mặt trái đất không tính đến

độ cong quả đất lên mặt phẳng gọi là bình đồ Thông thường bình đồ chỉ biểu thị một hoặc một vài nội dung của bề mặt trái đất , không biểu thị toàn bộ các nội dung của bề mặt trái đất Ta thường gặp : Bình đồ địa hình ; Bình đồ địa vật

; Bình đồ biểu thị khoáng sản , tài nguyên

tỷ lệ ( ký hiệu quy ước)

+ Ký hiệu tỷ lệ : Là những ký hiệu được tính theo tỷ lệ bản đồ ( đo kích thứơc trên bản đồ rồi nhân với tỷ lệ bản đồ sẽ được kích thước ngang ngoài thực

địa ) Ký hiệu tỷ lệ thường được áp dụng cho bản đồ tỷ lệ lớn

+ Ký hiệu nửa tỷ lệ : Là những ký hiệu mà một chiều tính theo tỷ lệ , còn một chiều không tính theo tỷ lệ Ví dụ : Đường sắt , đường bộ , đường dây cao thế

+ Ký hiệu quy ước : Là những ký hiệu khi vẽ lên bản đồ không theo tỷ lệ

mà được quy ước thống nhất về hình dáng , kích thước , mầu sắc Loại ký hiệu này thường được sử dụng nhiều nhất Xem (Hình 2.1)

Gò nổi

Hồ, ao

Nhà một tầng Nhà hai tầng

1 2

Hình 2.1

2.1.5 Tỷ lệ bản đồ

Giả sử l là kích thước của đoạn AB trên bản đồ, L là kích thước ngang của

đoạn AB ngoài thực địa

Tỷ số

M L

l 1

 gọi là tỷ lệ bản đồ, M gọi là mẫu số tỷ lệ

Như vậy: Tỷ lệ bản đồ là tỷ số giữa kích thước trên bản đồ và kích thước nằm ngang ngoài thực địa

2.2 Đường đồng mức

2.2.1 Định nghĩa đường đồng mức

Giả sử có một mỏm đồi ta dùng các mặt phẳng song song nằm ngang cách

đều nhau cắt mỏm đồi này (Hình 2- 2), ta thấy :

20 30 40

20 30 40

Hình 2 2

Giao tuyến của bề mặt mỏm đồi này với các mặt phẳng song song là những đường cong liên tục, khép kín Chiếu các giao tuyến này xuống một mặt phẳng nằm ngang ta được các hình ảnh, là các đường cong khép kín lồng vào nhau, không cắt nhau Những hình ảnh này gợi cho ta hình dung lại bề mặt bên ngoài của quả đồi, nó dược gọi là những đường đồng mức

Định nghĩa đường đồng mức : Đường đồng mức là những đường cong đều

liên tục, khép kín và nối liền các điểm có cùng độ cao ngoài thực địa

Quy ước:

+ Chênh lệch về độ cao giữa hai đường đồng mức liên tiếp trên một tờ bản

đồ phải bằng nhau, đại lượng này gọi là khoảng cao đều Ký hiệu khoảng cao

đều là h Thông thường giá trị của h là một số nguyên Ví dụ h = 1m , 2m , 5m , 10m , 20m Trường hợp đặc biệt h = 0,2m hoặc h = 0,5m

+ Các đường đồng mức phải có độ cao là số nguyên ví dụ 1m , 4m, 35m Trường hợp đặc biệt khi thành lập bản đồ tỷ lệ rất lớn, dùng cho các công trình

quan trọng, thì người ta mới thành lập bản đồ có độ cao các đường đồng mức là

số lẻ Khi đó h = 0,5m hoặc 0,2 m

2.2.2 Các tính chất của đường đồng mức

+ Những điểm nằm trên một đường đồng mức thì có cùng độ cao ngoài thực địa

+ Đường đồng mức liên tục khép kín hoặc kéo dài đến hết biên tờ bản đồ

+ Chỗ nào đường đồng mức xa nhau nơi đó mặt đất thoải, chỗ nào đường

đồng mức gần nhau nơi đó mặt đất dốc, chỗ nào đường đồng mức trùng nhau nơi

đó mặt đất là vách đứng

+ Các đường đồng mức không cắt nhau trừ trường hợp địa hình có dạng hàm ếch Khi đó đường đồng mức phía trên sẽ trùng lên đường đồng mức phía dưới , người ta vẽ đường đồng mức phía dưới là đường có nét đứt

2.2.3 Phương pháp vẽ đường đồng mức

- Nguyên tắc vẽ các đường đồng mức:

Sau khi đo đạc có số liệu độ cao các điểm, muốn vẽ các đường đồng mức trước tiên ta xác định các điểm có độ cao chẵn, sau đố nối các điểm có cùng độ cao chẵn ta sẽ được các đường đồng mức

Cơ sở để ước lượng là dựa vào độ cao, khoảng cách giữa hai điểm và coi

độ dốc giữa hai điểm là dốc đều Do vậy khoảng cách giữa hai điểm có độ cao chẵn liên tiếp nhau là bằng nhau, dựa vào khoảng cách này để xác định vị trí

điểm có độ cao chẵn

2.2.4 Sử dụng bản đồ địa hình (có đường đồng mức)

a- Nhận dạng địa hình

Nhìn trên bản đồ dựa vào hình dáng, độ cao ghi trên các đường đồng mức

ta có thể xác định ngay được đâu là: Hồ ao, đồi núi, sông ngòi, đường phân thuỷ,

đường tụ thuỷ, điểm yên ngựa

b- Xác định độ cao và độ dốc

- Xác định độ cao của một điểm trên bản đồ

Nguyên tắc để xác định độ cao một điểm trên bản đồ là xác định độ cao của đường đồng mức gần nhất sau đó cộng thêm độ chênh cao giữa đường đồng mức gần nhất đó và điểm cần xác định Xem (Hình 2- 3)

HA = Hđm + h

28

27

B

A 26

C

25

M d

H H i

AB

A B AB





M i

H H d M d

H H i

AB

A B AB AB

A B AB

h

d 

Hđm Là độ cao đường đồng mức thấp gần A nhất Trong hình Hđm = 26m

h Là độ chênh cao giữa đường đồng mức gần A ký hiệu Hđm ( đường 26 )

và độ cao điểm A Ta có h = HA - Hđm h được tính như sau :

Kẻ BC qua A vuông góc với các đường đồng mức

Đo chiều dài BC = d và CA = d1 Ta có :

d

hd H

H d

hd

dm A h

cm m

m

6 , 1

4 , 0 1



Hình 2 3

- Xác định độ dốc giữa hai điểm trên bản đồ

Độ dốc giữa hai điểm AB trên bản đồ (ký hiệu là iAB) là giá trị tang góc

đứng của phương AB :

AB

AB AB

AB

D

h tg

DAB : Khoảng cách nằm ngang ngoài thực địa của đoạn AB

(Chỉ xét trường hợp giữa A&B có một độ dốc)

Muốn tìm iAB ta làm như sau :

Tìm độ cao hai điểm A&B là HA & HB hAB = HB - HA **

Đo khoảng cách AB trên bản đồ DAB = dAB M Trong đó M là mẫu số tỷ lệ bản đồ

Từ công thức * và ** ta có:

c- Xác định hướng đi trên bản đồ theo độ dốc cho trước

Cho hai điểm A&B trên bản đồ, cần xác định hướng đi từ A đến B thoả

mãn độ đóc i cho trước Hướng đi cần đạt các yêu cầu sau:

+ Độ dốc trên hướng đi luôn luôn nhỏ hơn hoặc bằng độ dốc i cho trước

+ Hướng đi có chiều dài ngắn nhất

+ Hướng đi ít gãy khúc nhất

Để xác định được hướng đi thoả mãn các yêu cầu trên ta tiến hành theo

Bước 2 : Lấy A làm tâm quay một cung tròn có bán kính d cung tròn này cắt

đường đồng mức lân cận (về phía B) tại điểm 1 Lấy 1 làm tâm quay một cung tròn bán kính d cung tròn này cắt đường đồng mức lân cận tại điểm 2 Lấy 2 làm tâm quay một cung tròn có bán kính d cung tròn này cắt đường đồng mức lân cận tại điểm 3 Cứ làm như vậy ta sẽ vẽ được đường đi từ A tới B thoả mãn độ dốc i cho trước

Chú ý: Nếu A&B nằm ngoài các đường đồng mức thì ta phải tìm thêm các khoảng cách lẻ d1, d2 (khoảng cách từ A, B tới đường đồng mức) thoả mãn độ dốc i và lần quay cung tròn đầu tiên lấy bán kính là d1, lần quay cuối cùng lấy bán kính là d2 Khi quay cung tròn không cắt đường đồng mức, nghĩa là độ dốc mặt đất khu vực đó nhỏ hơn i, ta kẻ đường đi theo hướng thẳng tới B (Hình 2- 4)

A

B

Hình 2 5

Dựa theo bản đồ địa hình (cụ thể là độ cao các đường đồng mức) ta có thể

vẽ được mặt cắt của điạ hình theo một phương nào đó Ví dụ vẽ mặt cắt địa hình theo phương AB như hình vẽ sau (Hình 2- 5)

B

A

Các bước tiến hành :

Bước 1: Phía dưới phương AB ta kẻ các đường song song cách đều nhau, trên mỗi đường ghi một trị số độ cao tương ứng với độ cao các đường đồng mức mà phương AB cắt ở trên, ghi từ thấp đến cao

Bước 2: Xác định giao điểm của phương AB với các đường đồng mức, hạ các giao điểm này xuống các đường song song tương ứng phía dưới

Bước 3: Nối các giao điểm vừa hạ ta được đường biểu thị mặt cắt địa hình của phương AB (đường gãy khúc đậm nét)

2.3 Khái niệm về định hướng đường thẳng, Góc phương vị, Góc hai phương

2.3.1 Khái niệm về định hướng đường thẳng

a- Khái niệm chung

Ta biết rằng một đường thẳng trên mặt đất được xác định bằng một trong hai cách sau: Biết toạ độ hai điểm thuộc đường thẳng đó, Biết toạ độ một điểm

và một góc giữa đường thẳng đó với một hướng gốc đã biết Việc xác định một

đường thẳng trên mặt đất dựa vào một điểm của đường thẳng đó và một hướng

đã biết gọi là định hướng đường thẳng Hướng đã biết gọi là hướng gốc Trong

đo đạc thông thường hướng gốc là hướng bắc kinh tuyến từ , hướng này xác định nhờ hướng chỉ của kim nam châm của địa bàn Khi đưa điểm thiết kế ra thực địa thì hướng gốc là hướng từ điểm khống chế này đến điểm khống chế kia

b- Ưng dụng của định hướng đường thẳng

Định hướng đường thẳng được ứng dụng để đưa điểm thiết kế từ bản vẽ ra thực địa, ứng dụng để bố trí công trình, bố trí tim trụ cầu Trong thực tế việc đi lại trên biển, trên sa mạc hay trong rừng rậm cũng phải dựa vào góc phương vị, dựa vào những kiến thức của định hướng đường thẳng để đi đến đúng mục tiêu

1

 0

3 N

thường được ký hiệu là  Ví dụ AB là góc phương vị của đường thẳng AB còn

BA là góc phương vị của đường thẳng BA (BA gọi là góc phương vị ngược của

AB ) hai góc này chênh nhau 1800  (BA = AB + 1800)

b- Tính góc phương vị

Ví dụ : Tính góc phương vị của đường sườn 01234 (Hình 2- 6.b), biết góc

phương vị cạnh khởi đầu 0 , các góc đo trong đường sườn i

Giả sử tính từ 0 đến 4 , như vậy các góc đo là góc phải đường tính

Kéo dài cạnh 01 ta thấy 1 = 0 + 1800 - 1 Kéo dài cạnh 01 ta thấy 2 = 1 + 1800 - 2 Kéo dài cạnh 01 ta thấy 3 = 2 + 1800 - 3 Tổng quát i = i-1 + 1800 - i (2-3)

Tương tự khi góc đo là góc trái đường tính ta có :

Góc hai phương của một đường thẳng là góc bằng tính từ hướng bắc hoặc

nam kinh tuyến đến hướng đường thẳng sao cho trị số của nó không lớn hơn 900

Thường ký hiệu góc hai phương là chữ r Xem (Hình 2- 7)

Góc hai phương có thể tính thuận hay ngược chiều kim đồng hồ, để trị số

của nó luôn dương và không lớn hơn 900

Y nghĩa: Góc hai phương được tính từ góc phương vị, chỉ có ý nghĩa trong

tính toán, xác định dấu số gia toạ độ, thuận tiện cho việc tra bảng lượng giác,

hạn chế sự nhầm lẫn

b- Quan hệ giữa góc phương vị và góc hai phương ( và r)

Góc 1:  = r Góc II:  = 3600 - r

2.3.4 Địa bàn

a- Tác dụng và cấu tạo của địa bàn

Trong đo đạc địa bàn được sử dụng để đo góc phương vị từ của một đường thẳng trên mặt đất Trong thực tế dựa vào bản đồ và sử dụng địa bàn sẽ giúp người đi đường xác định được đường đi ngắn nhất đến mục tiêu

Địa bàn cấu tạo dựa trên nguyên lý: Trái đất là một nam châm từ khổng lồ các đường sức của nó trùng với các đường kinh tuyến từ, đường sức có hướng đi

ra từ cực bắc và đi vào cực nam Kim địa bàn là một lá sắt nhiễm từ nó sẽ luôn trùng với các đường sức của trái đất Do vậy kim địa bàn được lấy làm hướng chuẩn để đo góc phương vị

Địa bàn có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau :

+ Kim từ : Kim từ là bộ phận chính quan trọng nhất của địa bàn, là một lá thép mỏng hình thoi đã nhiễm từ Kim từ được đặt trên một đỉnh nhọn gọi

là trục quay của kim, có một chốt hãm ở trạng thái tự do kim từ luôn luôn trùng với đường sức trái đất, nghĩa là ở trạng thái tự do kim từ luôn trùng với các kinh tuyế từ Do vậy kim từ được lấy làm hướng gốc để đo góc phương vị từ

+ Hộp địa bàn và vành chia độ: Hộp địa bàn được làm bằng nhựa hoặc kim loại không nhiễm từ, bên trong có vành chia độ, vành chia độ chia thành 3600, đánh số ngược chiều kim đồng hồ Tâm vành chia độ trùng với trục quay của kim từ

+ Trục ngắm của địa bàn: Trên hộp địa bàn có cấu tạo một khe ngắm và một đầu ngắm Đường nối khe ngắm và đầu ngắm khi đo góc phương

vị từ phải trùng với vạch 0 - 1800 gọi là trục ngắm của địa bàn

Một số địa bàn đa tác dụng người ta còn cấu tạo thêm một số bộ phận để tăng thêm tác dụng của địa bàn như : Đo dài , đo độ dốc

b- Đo góc phương vị

- Đo bằng địa bàn: Giả sử đo góc AB của đường thẳng AB (Hình 2- 8.a)

ta làm như sau :

+ Xoay cho vạch 1800 - 00 trùng với trục ngắm, sau đó đặt địa bàn lên

điểm A (Đặt trên chân máy đã dọi tâm chính xác) cho tâm địa bàn và tâm điểm

A trùng nhau trên đường dây dọi

+ Xoay địa bàn, qua khe ngắm ngắm tới điểm B (khi xoay tâm địa bàn không thay đổi)

+ Mở chốt hãm để kim địa bàn tự do, số chỉ của kim chính là góc AB

- Đo bằng máy kinh vĩ có gắn kim từ: Giả sử đo góc phương vị tử cạnh AB

AB như hình vẽ (Hình 2- 8.b) ta làm như sau:

+ Gắn kim từ vào máy kinh vĩ , mang máy đặt tại A, định tâm , cân máy + Quay máy để kim từ ở trạng thái tự do, khoá ốc hãm máy dùng ốc đặt số

đưa số đọc về 0000'00'', lúc này kim từ vẫn ở trạng thái tự do (chỉ hướng bắc)

+ Đóng ốc đặt số, mở ốc hãm máy, quay máy ngắm B đọc số trong máy

Số đọc trong máy chính là AB, phải đo một vài lần rồi lấy trung bình

2.4 Mạng lưới khống chế đo vẽ, đường sườn

2.4.1 Lưới không chế đo vẽ

Để đo vẽ bản đồ hay bình đồ khu vưc nhỏ, người ta cần có trước một mạng lưới điểm của khu vực này đã có toạ độ, để làm cơ sở đo vẽ, mạng lưới điểm đó gọi là lưới khống chế cơ sở, hay còn gọi là lưới khống chế đo vẽ

Lưới khống chế đo vẽ có thể sử dụng một trong các dạng sau đây: Lưới tam giác nhỏ, chuỗi tam giác, hình trung tâm, tứ giác trắc địa, đường sườn (Hình 2- 9) Tuỳ theo khu vực đo vẽ mà chọn hình dạng lưới cho phù hợp, thông thường dạng lưới phù hợp cho công trình đường là đường sườn, tứ giác trắc địa cho công trình cầu Đường sườn áp dụng thành lập bình đồ có dạng hình tuyến kéo dài, địa hình phức tạp bị che khuất nhiều

2.4.2 Đường sườn, phân loại đường sườn

a- Khái niệm: Đường sườn là một đường gấp khúc trong không gian, mà toạ độ các đỉnh được xác định dựa theo các kết quả đo cạnh, đo góc và đo cao trong đờng sườn

b- Phân loại: Dựa theo độ chính xác đường sườn phân làm hai loại như sau + Đường sườn phù hợp: Là đường sườn có điểm đầu và điểm cuối là những điểm khống chế bậc cao hơn đã có toạ độ (Hình 2- 10.a) Trong đường sườn này khi tính toán và bình sai sử lý kết quả đo dựa vào các số liệu đã biết trước do vậy chính xác hơn Đường sườn này còn có tên là đường sườn chính + Đường sườn treo: Đường sườn chỉ có một điểm đã biết toạ độ, đối với

đường sườn này độ chính xác kém hơn (Hình 2- 10.b)

c- Nguyên tắc thành lập đường sườn

+ Đường sườn được thành lập sao cho các điểm của đường sườn phát huy

được hiệu quả cao nhất vừa làm cơ sở đo vẽ bình đồ, vừa làm cơ sở theo dõi chỉ

đạo thi công cũng như quan sát biến dạng sau này

+ Hai điểm liên tiếp của đường sườn phải nhìn thấy nhau

+ Đỉnh đường sườn chọn ở vị trí nhìn bao quát xung quanh được nhiều nhất

+ Đỉnh đường sườn chọn ở nơi địa chất ổn định, ít bị ảnh hưởng của các hoạt động xung quanh như xưởng máy, đường tầu hoả

+ Sau khi chọn được các đỉnh đường sườn phải đánh dấu chúng bằng các cọc bê tông hoặc cọc gỗ vững chắc

+ Đường sườn phải được thành lập dưới dạng đường sườn phù hợp, trường hợp đặc biệt mới thành lập đưòng sườn treo

2.4.3 Đo đạc trong đường sườn

a- Đo góc trong đường sườn

Dùng máy kinh vĩ cõ độ chính xác trung bình để đo góc trong đường sườn theo nguyên tắc sau:

+ Đo góc cùng một phía của đường sườn

+ Các góc đo theo phương pháp đo đơn giản

+ Các góc nối đầu và nối cuối đo theo phương pháp đo toàn vòng

b- Đo cạnh trong đường sườn

Các cạnh trong đường sườn đo bằng thước thép , đo theo hai chiều đo đi và

đo về, sai số tương đối đảm bảo như sau :

Đối vơi đường sườn chính:

D là tổng chiều dài đã đưa về chiều dài ngang D là sai số giữa đo đi và

đo về

c- Đo cao trong đường sườn