. Câu 1: tại sao phải quy chuyển trị đo Trắc Địa? có mấy phương pháp quy chuyển? nêu nội dung cơ bản của những phương pháp quy chuyển đó? Phương pháp nào ưu việt hơn, vì sao? Quy chuyển trị đo trắc địa: vì, khi tính toán xử lý toán học kết quả được tiến hành trên mặt Ellipsoid thực dụng hoặc trên mặt phẳng chiếu nhưng số liệu trị đo tiến hành trên mặt thực của Trái Đất và cân bằng máy trắc địa theo phương dây dọi đi qua điểm đo. Vậy để tìm được sự thống nhất nên ta phải quy chuyển trị đo. Có 2 phương pháp quy chuyển: phương pháp trải rộng và phương pháp chiều thẳng. • Phương pháp trải rộng: Giả sử các điểm xét M1, M2, M3….trên bề mặt thực Trái Đất , , …. Vecto trọng lực tương ứng độ cao tính theo phương vecto trọng lực so với mặt biển trung bình. Chuyển M1 xuống , M2 xuống , M3 xuống …. Dọc theo hướng vecto trọng lực của chúng. Trị đo chiều dài giữa các điểm đo, cần được hiệu chỉnh: độ cao trung bình của cạnh S12 bán kính Trái Đất Điểm được coi đã nằm trên mặt Ellipsoid thực dụng và làm điểm xuất phát nên ; ;… Như vậy từ các điểm trên mặt đất thực, ta nhận được các điểm tương ứng trên mặt Ellipsoid thực dụng. Góc đứng, góc ngang, phương vị không thay đổi, giữ nguyên. Ưu điểm: được sử dụng phổ biến từ rất lâu. Nhược điểm: vị trí tương hỗ của các điểm thay đổi, độ biến dạng lớn. Áp dụng cho mạng lưới nhỏ, khi độ chính xác đòi hỏi không cao. • Phương pháp chiếu thẳng: Yêu cầu biêt giá trị độ lệch dây dọi Thiên VănTrắc Địa (TVTĐ) TVTĐ và giá trị độ cao Trắc địa H so với Ellipsoid thực dụng tại mỗi điểm đo. Các trị đo hướng ngang, góc đứng, phương vị, chiều dài cạnh được chiếu thẳng đến mặt Ellipsoid thực dụng theo phương pháp tuyến. Ưu điểm: vị trí tương hỗ các điểm theo phương pháp chiếu thẳng bị thay đổi ít nhất so với kết cấu hình học thực tế trên mặt đất. Độ biến dạng của mạng lưới hầu như không phụ thuộc vào mức độ phức tạp của trường trọng lực của Trái Đất. Khoảng chênh độ lớn giữa Geoid và Ellipsoid thực dụng cũng như độ rộng bao phủ mạng lưới Trắc Địa. Phương pháp chiều thẳng ưu việt hơn phương pháp trải rộng. Vì phương pháp chiếu thẳng khăc phục được nhược điểm của phương pháp trải rộng, và phương pháp chiếu thẳng là phương pháp chủ đạo trong việc quy chuyển trị đo ở khắp quốc gia.
1 - • *.* Câu 1: phải quy chuyển trị đo Trắc Địa? có phương pháp quy chuyển? nêu nội dung phương pháp quy chuyển đó? Phương pháp ưu việt hơn, sao? Quy chuyển trị đo trắc địa: vì, tính tốn xử lý tốn học kết tiến hành mặt Ellipsoid thực dụng mặt phẳng chiếu số liệu trị đo tiến hành mặt thực Trái Đất cân máy trắc địa theo phương dây dọi qua điểm đo Vậy để tìm thống nên ta phải quy chuyển trị đo Có phương pháp quy chuyển: phương pháp trải rộng phương pháp chiều thẳng Phương pháp trải rộng: Giả sử điểm xét M1, M2, M3….trên bề mặt thực Trái Đất , , … Vecto trọng lực tương ứng độ cao tính theo phương vecto trọng lực so với mặt biển trung bình Chuyển M1 xuống , M2 xuống , M3 xuống … Dọc theo hướng vecto trọng lực chúng Trị đo chiều dài điểm đo, cần hiệu chỉnh: 1 2 độ cao trung bình cạnh S12 bán kính Trái Đất Điểm coi nằm mặt Ellipsoid thực dụng làm điểm xuất phát nên • ; ;… Như từ điểm mặt đất thực, ta nhận điểm tương ứng mặt Ellipsoid thực dụng Góc đứng, góc ngang, phương vị khơng thay đổi, giữ nguyên Ưu điểm: sử dụng phổ biến từ lâu Nhược điểm: vị trí tương hỗ điểm thay đổi, độ biến dạng lớn Áp dụng cho mạng lưới nhỏ, độ xác địi hỏi khơng cao Phương pháp chiếu thẳng: Yêu cầu biêt giá trị độ lệch dây dọi Thiên Văn-Trắc Địa (TVTĐ) θTVTĐ giá trị độ cao Trắc địa H so với Ellipsoid thực dụng điểm đo Các trị đo hướng ngang, góc đứng, phương vị, chiều dài cạnh chiếu thẳng đến mặt Ellipsoid thực dụng theo phương pháp tuyến Ưu điểm: vị trí tương hỗ điểm theo phương pháp chiếu thẳng bị thay đổi so với kết cấu hình học thực tế mặt đất Độ biến dạng mạng lưới không phụ thuộc vào mức độ phức tạp trường trọng lực Trái Đất 2 3 Khoảng chênh độ lớn Geoid Ellipsoid thực dụng độ rộng bao phủ mạng lưới Trắc Địa Phương pháp chiều thẳng ưu việt phương pháp trải rộng Vì phương pháp chiếu thẳng khăc phục nhược điểm phương pháp trải rộng, phương pháp chiếu thẳng phương pháp chủ đạo việc quy chuyển trị đo khắp quốc gia 3 • • Câu 2:thế dị thường độ cao? Cách xác định dị thường độ cao từ số liệu trọng lực, từ kết đo GPSThủy chuẩn ý nghĩa cuả dị thường độ cao công tác đo GPS Dị thường độ cao: khoảng cách từ mặt Geoid đến mặt Ellipsoid hay khoảng cách từ điểm xét đến mặt Teluroid ∆H= Cách xác định dị thường độ cao từ số liệu trọng lực: xuất phát từ công thức Stock Nếu độ cao Trắc địa tính từ mặt Ellipsoid chuẩn ta nhận dị thường độ cao trọng lực N= R bán kính Trái Đất ∆g dị thường trọng lực hỗn hợp γ trọng lực chuẩn σ mặt biên trị, mặt cầu có bán kính trung bình khu vực xét ψ hàm Stock Vì có số liệu trọng lực rời rạc nên người ta chuẩn hóa số liệu thành lưới ô vuông chuẩn đưa tích phân dạng tổng để tính ζ= • Cách xác định từ kết đo GPS-Thủy chuẩn: Nếu đọ cao trắc địa tính từ mặt Ellipsoid thực dụng tương ứng ta có dị thường độ cao TV-TĐ, ta có 4 ζ= độ cao, • H độ cao trắc địa, ζ dị thường độ cao chuẩn Ý nghĩa: đưa độ cao trắc địa đo GPS độ cao thủy chuẩn 5 • • - Câu 3: độ cao chuẩn? đặc điểm độ cao chuẩn? trình bày cách xác định độ cao chuẩn Độ cao chuẩn: khoảng cách điểm xát đến mặt Quasigeoid theo phương pháp tuyến với Ellipsoid thực dụng Đặc điểm độ cao chuẩn: Đại lượng đơn trị, không phụ thuộc vào tuyến đo Trên mặt đẳng độ cao chuẩn điểm khác khác Độ cao chuẩn xác định chặt chẽ, giả thiết mật độ vật chất lòng đất Nếu điểm nằm vĩ tuyến, điểm có giá trị độ cao chuẩn • Cách xác định độ cao chuẩn: Cơng thức lý thuyết: Hγ = γm B ∫ g.dh O m gdh đại lượng trọng trường; γ trọng lực chuẩn trung bình Biểu thức độ cao chuẩn từ độ cao đo được: độ cao đo điểm xét , giá trị trọng lực bình thường cho trạm đo cho điểm xét 6 7 giá trị dị thường trọng lực trạm đo - toàn tuyến Câu 4: định vị Ellipsoid thực dụng? Định vị Ellipsoid thực dụng xác đinh vị trí hướng Ellipsoid ko gian cho Ellipsois thực dụng phù hợp với Quadigeoid khu vực xét, số liệu quy chuyển trị đo từ mặt đất mặt Ellipsoid nhỏ, bỏ qua cần Câu 5: mặt đẳng trọng trường? đặc điểm mặt đẳng trọng trường Thế trọng trường có tính chất: đạo hàm riêng phần trọng trường (W) hướng S bát kì hình chiếu trọng lực lên hướng Nếu hướng vng góc với trọng lực (g,S) = 90o nên cos(g,S) = => dW= =>W=0 Tập hợp hướng có W= const tạo thành mặt đẳng trọng trường - Các đặc điểm mặt đẳng trọng trường Tại điểm mặt đẳng thế, vecto pháp tuyến mặt đẳng trùng với hướng trọng lực điểm đo Xét hướng h ngược chiều với vecto trọng lực g, (g,h) = 180o Cos (g,h) = -1 nên 7 8 khoảng cách mặt đẳng khác đại lượng thay đổi trọng trường chuyển từ mặt đẳng sang mặt đẳng khác Nếu ta thấy : + dh khác mặt đẳng không cắt + điểm khác nhau, g thay đổi hướng độ lớn nên mặt đẳng mặt song song với + Trái đất, trọng lực thay đổi tăng dần từ Xích đạo cực, nên dh giảm từ Xích đạo đến Cực Câu 6: giải thích sai số khép lý thuyết đo thủy chuẩn nêu nguyên tắc chọn hệ độ cao Sai sô khép lý thuyết thể biểu thức: - Do mặt đẳng không song song với nhau, nên đo thủy chuẩn từ điểm A đến điểm B theo tuyến đo khác nhận chênh cao khác Nên giả sử sai số đo sai số khép vịng khép thủy chuẩn khác khơng gọi sai số khép lý thuyết Nguyên tắc chọn hệ độ cao: Giá trị độ cao điểm xét cho trước phải nhau, không phụ thuộc vào tuyến dẫn Giá trị độ cao phải xác định thông qua trị đo bề mặt Trái Đất Số hiệu chỉnh tính cho trị đo có trị số nhỏ, bỏ qua xử lý kết đo cấp hạng thấp 8 - Độ cao xác định sở phương pháp chặt chẽ, thuận tiện cho việc triển khai thực tế Độ cao điểm mặt đẳng chênh lệch tốt Câu 7: cho biết mặt đẳng thế, điểm khác độ cao chuẩn có khơng? Vì sao? Trên mặt đảng thế, điểm khác độ cao chuẩn khác nhau, từ cơng thức tính độ cao dựa vào đại lượng trọng trường độ cao chuẩn giá trị trọng lực bình thường điểm xét - Câu 8: hàm điều hòa cầu trọng trường biểu diễn phụ thuộc vào đại lượng nào? Nếu Trái Đất hình cầu, có vật chất phân bố vệ tinh nhân tạo chuyển động qunah Trái Đất có hình dạng Ellip tuân theo định luật Kepler Nhưng Trái Đất khơng có quy tắc vật chất lịng đất không đồng nên điểm không gian có tọa độ (r,θ,λ) trọng trường Trái Đất thay đổi Từ số liệu thay đổi tham số quỹ đạo chuyển động vệ tinh nhân tạo, người ta tính mơ hình trọng trường Trái Đất dạng triển khai hàm điều hòa bậc n, cấp m 9 10 10 gọi hệ số điều hòa ; đa thức Lagendre liên hợp bậc n cấp m thành phần hệ tọa độ cực bán trục lớn Ellipsoid số hấp dẫn Trái Đất hàm bổ trợ Legendre - Câu 9: chuyển trị đo hướng ngang cần phải tính số hiệu chỉnh nào? Viết cơng thức, giải thích phải tính đến số hiệu chỉnh đó? có số hiệu chỉnh (shc) phải tính chuyển trị hướng ngang, là: shc độ lệch dây dọi điểm đặt máy (δ1) shc độ cao điểm ngắm (δ2) shc chuyển trị đo từ cung tuyến thuận, nghịch dường trắc địa (δ3) - 10 10 11 11 - - - - - Giải thích: Tính δ1, δ2 đo đạc mặt đất cân máy theo phương pháp đường dây dọi, quy chuyển tri đo lại theo phương pháp tuyến Ellipsoid Tính δ3 điểm Ellipsoid cung pháp tuyến thuận cung pháp tuyến nghịch không trùng dẫn đến tam giác cân không khép kín Câu 10: nêu loại độ lệch dây dọi cách xác định dộ lệch dây dọi số liệu trọng lực, số liệu thiên văn Có loại độ lệch dây doi là: độ lệch dây dọi Thiên VănTrắc Địa độ lệch dây doi trọng lực Độ lệch dây dọi số liệu TV-TĐ: độ lệch phương vecto trọng lực thực (xác định theo tọa độ Thiên văn ϕ,λ) với phương pháp tuyến với Ellipsoid thực dụng (xác định theo tọa độ Trắc địa B,L) Theo cách xác định trực tiếp,ta thấy điểm xét cho trước cần có gái trị độ vĩ, độ kinh thiên văn độ vĩ, độ kinh trắc địa việc xác định độ lệch dây dọi TV-TĐ theo cách trực tiếp không nên triển khai đại trà, mà thường điểm cách cỡ 100km, sai số trung phương cỡ không lớn 0,5” 11 11 12 o o o o - 12 Để thực yêu cầu độ lệch dây doị TV-TĐ cần biết nhiều điểm Nên người ta đề xuất cách xác định gián tiếp khác cho phép tiết kiệm đáng kể cong sức, thời gian cho mục đích này: Nội suy tuyến tính tự Nội suy tuyến tính có sử dụng them số liệu trọng lực Nội suy tuyến tính có sử dụng them số liệu độ cao địa hình Sử dụng số liệu đo cao lượng giác Độ lệch dây dọi số liệu trọng lực: góc lệch vecto trọng lực vecto trọng lực bình thường (Bn, Ln) Thep cơng thức Vening-Meizess o Phương pháp phân tích theo công thức Vening-Menesz Chia bề mặt Trái Đất thành vùng gần, trực tiếp bao quanh điểm xét vùng xa để tính độ lệch dây dọi Vùng gần: Vùng xa: 12 12 13 13 13 13 14 14 Câu 11: độ cao chính? Đặc điểm độ cao chính? Trình bày cách xác định độ cao - - Độ cao chính: khoảng cách từ điểm xét đến bề mặt Geoid theo phương đường dây dọi Đặc điểm độ cao chính: + cần biết xác mật độ vật chất phía mặt đất (trong lịng đất) + độ xác đơn giản sáng tỏ mặt ý nghĩa lại xác định chặt chẽ, xác mặt ý nghĩa + hệ thống độ cao chủ yếu đời sống ngành kỹ thuật + độ cao khơng phải hệ thống hồn chỉnh + mặt đẳng thế,các điểm khác có độ cao khác Cách xác định độ cao chính: B Công thức lý thuyết: Hg = g dh g m O∫ m gdh đại lượng trọng trường, g trọng lực thực đường sức tính từ độ cao đo độ cao đo điểm xét số hiệu chỉnh không song song mặt đẳng trọng trường dọc tuyến đo 14 14 15 15 số hiệu chỉnh không song song mặt đẳng trọng trường thực mặt đẳng trọng trường bình thường số hiệu chỉnh khác biệt trị đo trung bình trọng lực thực trọng lực bình thường đoạn đường sức điểm xét, mặt Geoid - Câu 12: độ cao động lực? công thức lý thuyết xác định độ cao động lực? đặc điểm độ cao động lực Độ cao động lực: tỷ số đại lượng trọng trường chia cho giá trị trọng lực không đổi Giá tri trọng lực thường lấy giá trị trọng lực chuẩn tương ứng với vĩ độ ϕ= 45o vĩ độ trung bình khu đo o giá trị độ vĩ; gdh đại lượng trọng trường - đặc điểm: + đại lượng đơn trị, không phụ thuôc vào tuyến đo + mặt đẳng thế, điểm khác có độ cao động lực giống + giả thiết mật độ vật chất lòng đất xác định độ cao động lực Đối với vùng lãnh thổ cụ thể 15 15 16 16 độ cao đo điểm xét giá trị trọng lực bình thường cho trạm đo giá trị trọng lực bình thường cho điểm xét giá trị dị thường trọng lực trạm đo - - tồn tuyến Câu 13: phải quy chuyển trị đo Trắc địa? với phương pháp chiếu thẳng phải quy chuyển trị đo từ mặt đất thực Quy chuyển trị đo Trắc địa, vì: tính tốn xử lý tốn học kết đo tiến hành mặt Ellipsoid thực dụng mặt phẳng quy chiếu, số liệu trị đo lại tiến hành mặt đất thực Trái đấtvà cân máy trắc địa cân theo phương dây doijddi qua điểm đo.Nên để tìm thống nhât ta phải quy chuyển trị đo Với phương pháp chiếu thẳng phải quy chuyển trị đo từ mặt phẳng đất: + chuyển trị đo theo đường dây dọi thành trị đo theo phương phapstuyeens với Ellipsoid thực dụng + chuyển trị đo có độ cao trắc địa H thành trị đo mặt Ellipsoid có H=0 + chuyển trị đo hướng từ cung pháp tuyến thuận, cung pháp tuyến nghịch đường trắc địa + tính tốn mặt phẳng phải chuyển trị đo từ mặt Ellipsoid mặt phẳng chiếu 16 16 17 17 • Câu 14: khái quát tốn nghiên cứu hình dáng, kích thước, trọng trường Trái Đất Đưa tốn nghiên cứu hình dạng, kích thước, trọng trường Trái đất toán nghiên cứu khác thê strong trường thực trọng trường chuẩn (thế nhiễu), trọng lực thực trọng lực chuẩn (dị thường trọng lực), mặt Ellipsoid mặt đất thực (dị thường độ cao, độ lệch dây dọi) Câu 15: nêu đại lượng đặc trưng nhiễu? đại lượng gọi đại lượng đặc trưng nhiễu đại lượng đặc trưng: + dị thường trọng lực (∆g) + dị thường độ cao (ζ) + độ lệch dây dọi (ξ, η) đại lượng có quan hệ với trọng trường nhiễu (T) T nghiệm phương trình liên hệ nên chúng đại lượng đặc trưng nhiễu dị thường trọng lực nhiễu: • dị thường độ cao nhiễu: • độ lệch dây dọi nhiễu: - - Câu 16: theo định lý Stokes, Ellipsoid chuẩn chọn thỏa mãnh nững điều kiện nào? Bề mặt Ellipsoid chuẩn 17 17 18 - - 18 có phải mặt đẳng trọng trường khơng? Vì sao? Thế mặt đẳng trọng trường? điều kiện: + tâm Ellipsoid chuẩn trùng với tâm quán tính Trái Đất +trục quay quán tính Ellipsoid trùng với trục quay Trái đất + Eliipsoid chuẩn quay quanh trục với tốc độ góc ω tốc độ góc Trái Đất + khối lượng Ellipsoid chuẩn gần khối lượng Trái Đất + hệ số điều hòa giới bậc (J2) Ellipsoid chuẩn hệ số điều hòa Trái đất + trọng trường chuẩn mặt Ellipsoid chuẩn phải trọng trường thực mặt Geoid + bề mặt Ellipsoid chuẩn mặt đẳng trọng trường, trọng trường mặt Ellipsoid chuẩn trọng trường thực mặt Geoid Câu 17: dị thường trọng lực hỗn hợp chia thành dạng nào? Công thức xác định số hiệu chỉnh dạng gì? Dị thường trọng lực chia thành dạng: + dị thường trọng lực chân không + dị thường trọng lực Faye + dị thường trọng lực loại trừ ảnh hưởng khối địa hình + dị thường trọng lực Bonger 18 18 19 - 19 Công thức xác đinh: + số hiệu chỉnh chân không: δchân không = 0,3086 + số hiệu chỉnh trọng lực độ lồi lõm bề mặt địa hình: + số hiệu chỉnh ảnh hưởng khối địa hình: + số hiệu chỉnh Bouger: - Câu 18: khái quát phương pháp nội suy dị thường độ cao từ giá trị dị thường độ cao đặc biêt Trên khu vực nghiên cứu có điểm biết dị thường độ cao Tính dị thường độ cao điểm khu vự nghiên cứu từ điểm biết dị thường độ cao Lời giải chung: Tìm mơ hình tốn học phù hợp với tập số liệu biết, xác định tham số mơ hình Sử dụng tham số biết xcs định mơ hình để tính dị thường độ cao điểm cần xác định Nếu số lượng biết dị thường độ cao nhiều số ẩn (tham sơ) tốn giải theo phương pháp bình sai 19 19 20 - 20 Câu 19: đặc trưng trọng trường trọng trường biểu diễn dạng hàm điều hòa Đặc trưng trọng trường: vecto trọng lực điểm xét nằm miền tồn trọng trường thực W(x,y,z) - - = l Phương vecto gọi phương thẳng đứng hay phương đường dây dọi Đường sức trọng trường đường cong không gian mà điểm liên tục vecto trọng lực chấp nhận làm tiếp tuyến đường cong Mặt đẳng trọng trường bề mặt mà điểm xét có giá trị khơng đổi Vecto trọng lực điểm xét cho trước ln vng góc với mặt phẳng tiếp xúc mặt đẳng trọng trường điểm Thế trọng trường biểu diễn hàm điều hịa: Câu 20: mặt Telluroid gì? Là bề mặt xấp xỉ bề mặt Trái Đất, tập hợp điểm chiếu điểm xét mặt đất theo phương pháp tuyến thỏa mãn trọng trường chuẩn trọng trường chuẩn điểm xét gọi hệ số điều hòa ; 20 20 21 21 đa thức Lagendre liên hợp bậc n cấp m thành phần hệ tọa độ cực 21 21 22 22 Câu 21: quy chuyển trị đo hướng ngang? - Khi chuyển trị đo hướng ngang từ Mặt đất mặt Ellipsoid cần tính số hiệu chỉnh: Số hiệu chỉnh độ lệch dây dọi điểm đứng máy góc phương vị góc thiên đỉnh độ lệch dây dọi - Số hiệu chỉnh độ cao điểm ngắm độ cao Trắc địa bán kính cảu vịng kinh tuyến e tâm sai thứ phương vị Trắc địa vĩ độ điểm K - Số hiệu chỉnh quy chuyển trị đo hướng từ cung pt thuận, cung pt nghịch đường TĐ S chiều dài đường Trắc địa e tâm sai ; Nm bán kính cong cung thẳng đứng thứ 22 22 23 23 vĩ độ trung bình điểm i k; 23 23 24 24 Câu 22: quy chuyển trị đo khoảng cách đo máy tồn đạc điện tử Bước 1: tính chiều dài S dây cung C Bước 2: tính chuyển chiều dài dây cung C đến mặt Ellipsoid Bước 3: tính chuyển chiều dài mặt Ellipsoid, So mặt phẳng chiếu tọa độ phẳng trung bình điểm i k với Ri, Rk bán kính điểm đầu, điểm cuối ; số gia tọa độ điểm I k Câu 23: khái niệm Ellipsoid thực dụng Trên thực tế chưa có số liệu TV-TĐ trọng lực tồn cầu, chưa liên kết với để giải đáp ứng nhu cầu quốc gia hay người ta nghiên cứu hình dạng, kích thước, 24 24 25 25 trọng trường Trái Đất phạm vi cục trường hợp khu vực hay quốc gia chọn cho Ellipsoid riêng, định vị phù hợp với khu vực dùng Ellipsoid để nghiên cứu 25 25