Tài liệu môn Trắc địa

Trắc địa là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về hình dạng, kích thước Trái đất, về các phương pháp đo đạc vị trí tọa độ và độ cao, hình dạng, kích thước, phương hướng, ranh giới và xử lý số liệu đo (bình sai) địa hình, địa vật trên bề mặt Trái đất nhằm vẽ lên mặt phẳng giấy hay còn gọi là bản đồ.

Tài liệu : Trắc địa sở (Nguyễn Trọng San – Đào Quang Hiếu – Đinh Cơng Hòa Trắc địa đại cương (Trần Văn Quảng) Trắc địa (Nguyễn Văn Chuyên)  Khái niệm Trắc địa ngành khoa học chun nghiên cứu hình dạng, kích thước Trái đất, phương pháp đo đạc vị trí tọa độ độ cao, hình dạng, kích thước, phương hướng, ranh giới xử lý số liệu đo (bình sai) địa hình, địa vật bề mặt Trái đất nhằm vẽ lên mặt phẳng giấy hay gọi đồ Các chuyên ngành Trắc địa Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu toàn vùng rộng lớn bề mặt Trái đất, tượng biến dạng vỏ Trái đất, xây dựng mạng lưới tọa độ Quốc gia có độ xác cao Trắc địa địa hình – địa chính: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ thành lập đồ địa hình, đồ địa phương pháp đo vẽ trực tiếp Trắc địa ảnh: Bản đồ Nghiên cứu phương pháp chụp ảnh bề mặt Trái đất ảnh máy bay ảnh vệ tinh cơng nghệ đo ảnh, giải đốn ảnh để thành lập loại Trắc địa ảnh địa hình địa khác điểm ? ( đo vẽ trực tiếp – giải đoán điều vẽ ảnh gián tiếp)  Trắc địa cơng trình: Nghiên cứu phương pháp trắc địa khảo sát địa hình phục vụ thiết kế cơng trình, chuyển thiết kế thực địa, theo dõi thi công vẽ thiết kế, kiểm tra kết cấu cơng trình đo đạc biến dạng loại cơng trình xây dựng Cơng cụ chủ yếu: máy kinh vĩ, thủy bình, tồn đạc  Bản đồ: Nghiên cứu phương pháp đo vẽ, biểu thị, biên tập, trình bày, chế bản, in sử dụng loại đồ địa lý, đồ địa hình, đồ địa chính, đồ quy hoạch sử dụng đất loại đồ chuyên để khác  Chế tạo máy thiết bị đo vẽ: Nghiên cứu chế tạo loại máy đo ngoại nghiệp, máy đo vẽ nội nghiệp, xây dựng phần mềm chuyên dụng để xử lý, tích hợp, quản lý khai thác số liệu trắc địa đồ Vai trò Trắc địa đời sống xã hội -Trắc địa cung cấp tài liệu cho hầu hết ngành kinh tế quốc dân quốc phòng -Cung cấp số liệu quan trọng nghiên cứu khoa học Trái đất -Cung cấp đồ địa hình, đồ địa đồ chuyên đề tài liệu thiếu ngành kinh tế, kỹ thuật quản lý nhà nước -Trắc địa có vai trò quan trọng giai đoạn xây dựng bản: Thiết kế (tại thiết kế lưới khống chê không thưa, dày? ), khảo sát, thi công, nghiệm thu theo dõi cơng trình Lịch sử phát triển Trắc địa -Khoảng 3000 năm TCN, người Ai Cập sáng tạo dụng cụ (cành cây, dây đo) phương pháp để đo đạc, phân chia đất sau trận lũ hàng năm sông Nile để xác định ranh giới chiếm hữu đất -Bản đồ giới Teleme vẽ Thế kỷ II -Năm 1469 Vua Lê Thánh Tông lệnh vẽ đồ đất nước Việt Nam có tập đồ “Đại Việt Hồng Đức” -10/1959 Thành lập cục đo đạc đồ -02/1994 Thành lập Tổng cục địa sở hợp Tổng cục quản lý ruộng đất Cục đo đạc đồ Nhà nước CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRẮC ĐỊA 1.1 Các đơn vị đo -Đơn vị đo chiều dài độ cao: 1km = 1000m m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm = 106 μm = 109 Nm = 1012 pm -Đơn vị đo diện tích: km2 = 106 m2 ; = 104 m2 -Đơn vị đo góc: độ, radian, grad ( cho biết mlh độ, radian?) 2π = 360° = 400 gr 1.2 Hình dạng kích thước Trái đất 1.2.1 Hình dạng -Thời cổ đại: Người ta cho Trái đất mặt phẳng, trái đất mâm, bầu trời lồng bàn -Trường phái Pitago: Trái đất dạng vật chất hoàn hảo nên hình dạng hình dạng hồn hảo hình cầu -Thế kỷ IV TCN Arixtot đưa chứng khoa học hình cầu Trái đất quan sát tượng nguyệt thực ( sao?) - Thế kỷ XVI từ sau chuyến biển vòng quanh giới (1519-1522) Magenlan người ta thật tin Trái đất có dạng hình cầu Thế kỷ XVII Rise (1672) chứng minh Trái đất khơng phải khối cầu hồn hảo mà khối cầu dẹt hai cực phình xích đạo Trái đất có hình dạng phức tạp, khơng theo cơng thức tốn học gọi mặt Geoid (mặt thủy chuẩn Trái đất) Có thể hình dung mặt Geoid mặt nước biển trung bình trạng thái yên tĩnh kéo dài xuyên qua lục địa hải đảo tạo thành đường cong khép kín βi - Đặt V - Tính góc sau điều chỉnh: số hiệu chỉnh góc, đổi dấu fβ chia cho góc: i i + Vβi Kiểm tra lại theo công thức: Σβ’ - ΣβLT = Gọi βi’ góc sau điều chỉnh ta có: β ’ = β B2 Tính góc phương vị Góc phương vị cạnh đo thực địa tính chuyền góc phương vị cạnh lại = αđ + 180° - β1 α2 = α1 + 180° - β2 α … α n = αn-1 + 180° - βn B3 Tính số gia tọa độ Khi biết tọa độ đỉnh, góc phương vị chiều dài cạnh đường chuyền tính số gia tọa độ đỉnh lại (TĐ thuận) Δxi = Si.cosαi Δyi = Si Sinαi Si: chiều dài cạnh i B4 Kiểm tra, điều chỉnh sai số số gia tọa độ - Gọi fx, fy sai số khép kín số gia tọa độ theo trục x y ta có i – (xc – xđ) fy = ΣΔyi – (yc – yđ) xđ,yđ,xc,yc,: tọa độ điểm đầu điểm cuối đường chuyền fx = ΣΔx - Gọi f sai số khép kín số gia tọa độ cạnh đường chuyền - Gọi K = 1/T sai số khép kín tương đối số gia tọa độ cạnh đường chuyền K = 1/T = f/Σsi - So sánh: 1/T ≤ 1/2000 với vùng quang đãng 1/T ≤ 1/1000 với vùng đồi núi Nếu thỏa mãn kết đo đảm bảo, khơng kiểm tra lại sổ, sổ tính đo lại khoảng cách Si - Hiệu chỉnh số gia tọa độ: Vxi số hiệu chỉnh số gia tọa độ theo trục x Vyi số hiệu chỉnh số gia tọa độ theo trục y - Số gia tọa độ sau hiệu chỉnh: Δxi’ = Δxi + Vxi Δyi’ = Δyi + Vyi B5 Tính tọa độ đỉnh đường chuyền n = Xn-1 + Δxn’ X n = Yn-1 + Δyn’ Y Ví dụ: Cho tọa độ điểm A(4180,09 ; 764,75), C(4009,34 ; 686,86), số đo góc chiều dài cạnh hình vẽ Hãy tính tọa độ đỉnh đường chuyền e Bình sai đường chuyền độ cao B1: Tính sai số khép kín fh = Σhđo – (H cuối – H đầu) B2: Kiểm tra sai số cho phép: h ≤ fhcf kết đo đảm bảo Nếu fh > fhcf phải đo lại Nếu f B3: Phân phối sai số: B4: Tính chênh cao sau bình sai: B5: Tính độ cao điểm: i+1 = Hi + hi’ H (L: tổg độ dài đườg đo km) Ví dụ 1: Hãy bình sai tính tốn tuyến độ cao nối hai điểm hạng cao A, B có độ cao HA = 211,453m, HB = 225,116m Đo đoạn độ chênh cao theo chiều mũi tên, qua điểm mốc cần xác định R1, R2, R3 Số liệu cho bảng sau: Tên điểm A   R1   R2   R3   B Chênh cao đo(m)   +3,748   -2,365   +11,430   +0,795 Chiều dài đoạn đo (m)   830   1720   1200   700 Độ cao điểm (m) 211,453               225,116 B1: Tính sai số khép kín fh = Σhđo – (H cuối – H đầu) = - 55 (mm) B2: Kiểm tra sai số cho phép: = ± 73,83 (mm) h ≤ fhcf -> kết đo đảm bảo f B3: Phân phối sai số: V1=10,258 mm ; v2=21,258 mm ; v3=14,831 mm ; v4=8,651mm B4: Tính chênh cao sau bình sai: H1’=3,758 m ; h2’= -2,152 m ; h3’=11,444 m ; h4’= 0,803 m B5: Tính độ cao điểm: i+1 = Hi + hi’ H HR1 = 215,211 m ; hR2 = 213,059 m ; hR3 = 224,503 m ; 6.4 Các phương pháp giao hội xác định tọa độ điểm a Phương pháp giao hội thuận ( góc, cạnh) a.1 Phương pháp giao hội góc Biết A (XA,YA) B (XB,YB) => Xác định tọa độ điểm P mà đến điểm P - A, B => xác định SAB αAB (TĐ nghịch) -Đặt máy A B đo góc β1 β2 => β3 SAB Sinβ3 SAP Sinβ2 SBP Sinβ1 => Xác định SAP (1) Mặt khác: αAP = αAB + β1 (2) Từ (1) (2) => xác định tọa độ điểm P (TĐ thuận) Từ toạ độ điểm A, góc định hướng chiều dài cạnh AP áp dụng tốn trắc địa thuận ta tính toạ độ điểm P : XP = XA + SAP cosαAP YP = YA + SAP sinαAP Mặt khác, từ toạ độ điểm B, góc định hướng chiều dài cạnh BP áp dụng tốn trắc địa thuận ta tính toạ độ điểm P : XP = XB + SBP cos αBP YP = YB + SBP sin αBP Như vậy, toạ độ điểm P tính từ điểm A gần toa độ điểm P tính từ điểm B toạ độ điểm P trung bình hai kết tính Nếu hai kết tính sai khác nhiều cần kiểm tra lại q trình tính tốn Ví dụ: Cho biết tọa độ điểm A B số đo góc sau: A(2340887,32 ; 1875300,15) B(2349190,30 ; 1879265,31) β1 = 26°36’30’’ β2 = 45°59’15’’ Hãy xác định tọa độ điểm P? a.2 Phương pháp giao hội cạnh Biết tọa độ điểm A (XA, YA), B(XB, YB) đo cạnh để xác định tọa độ điểm thứ b Phương pháp giao hội nghịch Biết tọa độ điểm A, B, C ⇒Tính SAB, αAB, SBC, αBC, SAC, αAC Để xác định tọa độ điểm P cần có αAP SAP Đặt máy P đo góc P1 P2 - Xét tứ giác APBC có: ɤ1 + ɤ2 + P1 + P2 + C1 + C2 = 360° (1) Trong đó: P1, P2 đo được, C1 + C2 = αCA – αCB = αAC + 180° - (αBC - 180°) = αAC - αBC + 360° -Xét ΔAPC ta có - Xét ΔBPC có Từ (*) (**) ta có: (2) Từ (1) (2) ta có hệ phương trình ẩn ɤ1, ɤ2 Giải ta có ɤ1,ɤ2 ⇒ αAP = αAC + ɤ1 Mặt khác ta có: Biết αAP , SAP tọa độ điểm A => xác định tọa độ điểm P (TĐ thuận) Từ điểm B, αBP , SBP ta xác định tọa độ điểm P theo điểm B (TĐ Thuận) αBP = αBPC - ɤ2 BP = (BC/sinP2).sinC2 Từ điểm C, αCP , SCP ta xác định tọa độ điểm P theo điểm C (TĐ Thuận) αCP = αCB + C2 CP = (BC/sinP2).sinɤ2 Vậy tọa độ điểm P cần tìm trị trung bình giá trị P tìm theo A, B C ... tích hợp, quản lý khai thác số liệu trắc địa đồ Vai trò Trắc địa đời sống xã hội -Trắc địa cung cấp tài liệu cho hầu hết ngành kinh tế quốc dân quốc phòng -Cung cấp số liệu quan trọng nghiên cứu... thành lập loại Trắc địa ảnh địa hình địa khác điểm ? ( đo vẽ trực tiếp – giải đoán điều vẽ ảnh gián tiếp)  Trắc địa cơng trình: Nghiên cứu phương pháp trắc địa khảo sát địa hình phục vụ thiết... chuyên ngành Trắc địa Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu toàn vùng rộng lớn bề mặt Trái đất, tượng biến dạng vỏ Trái đất, xây dựng mạng lưới tọa độ Quốc gia có độ xác cao Trắc địa địa hình – địa chính: