Giáo trình Trắc địa cơ sở (Phần I)

Kinh tuyÕn gi÷a cña mói chiÕu tiÕp xóc hoµn toµn víi mÆt trô nªn h×nh chiÕu cña nã trªn mÆt ph¼ng lµ ®o¹n th¼ng cã chiÒu dµi ®­îc gi÷ nguyªn nh­ trªn mÆt cÇu vµ vu«ng gãc víi h×nh chiÕu [r]

Đại học thái nguyên Trường Đại học Nơng lâm

-

-Th.S Vị ThÞ Thanh Thuỷ - chủ biên

Th.S Lê Văn Thơ, Th.S Phan Đình Binh, Kỹ sư Nguyễn Ngọc Anh

Giáo trình

Trc a c s (phn I)

2

Lời nói đầu

Trc địa mơn khoa học nghiên cứu hình dạng kích thước của Quả đất, phép đo đạc mặt đất để thành lập loại đồ như giải đề kỹ thuật khác.

Trắc địa có vai trị quan trọng kinh tế quốc dân quốc phòng xây dựng bản, thành lập loại đồ phục vụ cho nhiều lĩnh vực có công tác quản lý nhà nước đất đai.

Vì vậy, Trắc địa mơn khoa học cần thiết trình đào tạo kỹ sư ngành Quản lý đất đai số chuyên ngành khác.

Giáo trình: Trắc địa sở (phần I) tập thể tác giả Bộ môn Trắc địa -bản đồ khoa Tài nguyên Môi trường - trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên biên soạn với chương giới thiệu vấn đề:

- Những kiến thức trắc địa - Lý thuyết sai số o

- Đo yếu tố bản

- Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS Trong đó:

Th.S Vũ Thị Thanh Thuỷ - chủ biên biên soạn chương III, IV V Th.S Lê Văn Thơ biên soạn mở đầu, chương I II

Th.S Phan Đình Binh biên soạn chương VII K.S Nguyễn Ngọc Anh biên soạn chương VI.

Trong q trình biên soạn, chúng tơi cố gắng trình bày vấn đề một cách rõ ràng, ngắn gọn, nhiên tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp ca c gi.

Xin chân thành cám ơn!

Mở đầu

1.1 i tng v nhiệm vụ trắc địa * Định nghĩa

Trắc địa ngành khoa học Trái đất, chuyên nghiên cứu phương pháp đo đạc mặt đất phương pháp xử lý kết đo đạc để xác định hình dạng kích thước Trái đất cung cấp sở trắc địa cho đo vẽ, lập đồ

* Đối tượng

Đối tượng trắc địa toàn bề mặt tự nhiên Trái đất vùng rộng lớn Trái đất ta nhìn từ xa (từ vệ tinh nhân tạo, từ mặt trăng…)

* NhiƯm vơ

Trắc địa có ba hướng chính, đồng thời ba ngành lớn khoa học trắc địa

1 Trắc địa cao cấp

Nghiên cứu phương pháp đo xác yếu tố bề mặt trái đất, xử lý kết đo đạc để xác định hình dạng, kích thước Trái đất xác định toạ độ điểm, lập mạng lưới khống chế trắc địa cấp làm sở cho đo vẽ lập đồ địa hình

2 Trắc địa phổ thơng

Trắc địa phổ thơng có nhiệm vụ nghiên cứu phương pháp đo vẽ bề mặt Trái đất vùng Kết đồ địa hình mặt cắt dùng để phục vụ công tác điều tra, xây dựng quốc phòng…

3 Trắc địa cơng trình

Nghiên cứu việc khảo sát, tham gia thiết kế, thi cơng cơng trình, quan sát độ lún, biến dạng cơng trình

1.2 Vai trò trắc địa đời sống xã hội

4

một công trình xây dựng công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, công trình cầu đường, khu công nghiệp, khu dân cư

Trắc địa có liên quan chặt chẽ với nhiều ngành khoa học toán học, vật lý học, tin học, địa chất, địa mạo, địa lý nhiều ngành kỹ thuật khác Mối quan hệ thường có tính chất hai chiều thúc đẩy hỗ trợ phát triển

Toán học cung cấp cho trắc địa phương pháp xây dựng thuật toán để giải toán trắc địa mặt cầu mặt quy chiếu toạ độ phẳng Toán học cung cấp công cụ để nghiên cứu xử lý kết đo đánh giá độ xác số liệu trắc địa thu

Vật lý học giúp trắc địa giải vấn đề xây dựng mơ hình trọng trường trái đất, mơ hình vật lý bầu khí bao quanh trái đất Vật lý học cung cấp cho trắc địa nguyên lý chế tạo máy móc đo đạc quang học, đo đạc điện tử, máy chụp ảnh, đo ảnh

Khoa học địa chất, địa mạo giúp nhà trắc địa hiểu rõ chất đất đai, quy luật địa mạo, địa hình Địa lý học nghiên cứu chất tượng tự nhiên, kinh tế - xã hội, nguồn gốc chúng, mối quan hệ tương quan phân bố chúng mặt đất Đó sở để phản ánh đắn đối tượng tượng đồ

Sự phát triển điện tử - tin học máy tính kỹ thuật số đem lại khả tự động hoá cao cho trắc địa đồ Các máy móc thiết bị đại ngày sử dụng rộng rãi máy kinh vĩ điện tử (Digital Theodolite - DT), máy đo dài điện tử (Electronic Distance Measuring - DEM), cơng nghệ định vị tồn cầu (Global Positioning System - GPS), công nghệ đo ảnh viễn thám (Photorgrametry and Remote Sensing - PRS), hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) Máy tính phần mềm chuyên dụng giúp ngành Trắc địa xử lý nhanh chóng xác tồn số liệu, thành lập lưu trữ đồ dạng số, tạo điều kiện thuận lợi để tích hợp sử dụng hợp lý thông tin

1.3 Lịch sử phát triển ngành trắc địa

Sự đời phát triển trắc địa gắn liền với phát triển xã hội loài người Ngày biết rõ lịch sử phát triển trắc địa thông qua tư liệu khảo cổ

- Vào khoảng 2200 năm trước công nguyên, người Trung Quốc vẽ đồ đá mài nhẵn, chứng tỏ người cổ xưa có kinh nghiệm sử dụng đồ địa hình

- Người Hy Lạp người nghiên cứu hình thể Trái đất cho có dạng hình cầu

- Thế kỷ thứ trước Công nguyên, nhà thiên văn học Eratosten đo độ dài kinh tuyến trái đất vẽ đồ giới có sử dụng lưới chiếu chia độ

- Thế kỷ thứ XVI, nhà toán học Mekator tìm phương pháp chiếu để vẽ đồ

- Thế kỷ thứ XVIII, hai nhà bác học người Pháp Dalambert Machain đo xác chiều dài kinh tuyến qua Pari tính từ xích đạo đến cực Bắc trái đất Chiều dài đặt 10.000.000 mét Trên sở kết này, năm 1971 tổ chức đo lường quốc tế chọn Mét đơn vị đo dài quốc tế (1 mét = 1: 50.000.000 chiều dài kinh tuyến qua Pari) Sau nhiều nhà trắc địa giới xác định Elipxoid trái đất Bessel (1851), Everest (1830), Helmert (1906),… nhiều nước dùng WGS (1984)

Trong sống nước Việt cổ, kiến thức trắc địa áp dụng sớm - Nhà nước Âu lạc xây dựng thành Cổ Loa xốy chơn ốc, cơng trình kiến thức phức tạp chứng tỏ người Việt cổ lúc có kiến thức trắc địa

- Năm 1467, vua Lê Thánh Tông cho người khảo sát núi sông đến năm 1469 vẽ đồ tồn lãnh thổ nước ta, đồ nước Đại Việt thời Hồng Đức

6

Chương I

Những kiến thức trắc địa 1.1 Các đơn vị đo dùng trắc địa

Trong trắc địa thường phải đo đại lượng hình học chiều dài, góc bằng, góc đứng, đại lượng vật lý gia tốc trọng trường, yếu tố khí tượng thuỷ văn Trong mục ta tìm hiểu đơn vị o chiu di v o gúc

1.1.1 Đơn vị ®o chiỊu dµi

Năm 1790 nhà Khoa học người Pháp đo đường kinh tuyến Trái đất nêu chuẩn độ dài phần mười triệu đoạn đường kinh tuyến từ xích đạo qua Paris đến Bắc cực gọi ''mét'' Căn vào độ dài người ta dùng platin chế tạo thước dài mét chuẩn

Năm 1889, Hội nghị Cân đo Quốc tế thức thơng qua "chuẩn gốc quốc tế" mét Đó hợp kim platin - iridi tiết diện hình chữ X, có độ dài phần bốn mươi triệu đường kinh tuyến Trái đất Bản "gốc" cất giữ Viện Cân đo Quốc tế Paris Các mét tiêu chuẩn nước làm phải định kỳ kiểm tra Paris

Từ sau kỷ 19, độ xác thước chuẩn hợp kim platin - iridi khơng cịn đáp ứng u cầu đo lường phần tử vơ nhỏ, năm 1960 đơn vị đo dài chuyển sang dạng đơn vị khác bước sóng ánh sáng:một mét chiều dài 1650763,73 chiều dài bước sóng xạ chân khơng ngun tử Kripton - 86, tương đương với quỹ đạo chuyển dời điện tử tương đương với mức lượng 2P10và 2P5

+ mÐt (m) = 10 decimet (dm) = 102 centimet (cm) = 103 milimet (mm) = 106

micromet (m) = 109 nanomet (Nn).

+ Đơn vị đo diện tích thực địa thường dùng mét vuông (m2), kilomet vuông

(km2), hecta (ha)

1km2 = 106m2= 100 , 1ha = 104m2

+ Đơn vị đo diện tích đồ thng l cm2, mm2

1.1.2 Đơn vị đo góc

1 Độ: ký hiệu (0) góc tâm đường tròn chắn cung tròn có chiều

Ví dụ: góc A viết A = 70030'12’’

Tuy nhiên góc viết độ, phút phần mười phút Ví dụ góc A viết là: A = 70030’2

2 Radian: ký hiƯu lµ (rad)

1 rad = p0 = 3600: 2= 570,3

3 Grad: ký hiƯu lµ gr

1 gr chia thành 100 phút gr (miligrad), phút gr chia thành 100 giây gr (decimiligrad), ký hiệu tương ứng là: c, cc

VÝ dô: gãc B = 150G12c30cc

4 Quan hệ đơn vị

1 gãc trßn = 2rad = 3600 = 400gr

10 = 0,01745 Rad = 10/9 gr

1 gr = 0,1571 Rad = 00,9

Để dễ dàng chuyển đổi cung tròn từ đơn vị dài sang đơn vị góc ngược lại, người ta dùng hệ số chuyển đổi

0 = 570,3

’ = 3.438’; ’’ = 206.265’’

1.2 Hệ quy chiếu trắc địa 1.2.1 Hệ quy chiếu độ cao

1 Geoid đất

Bề mặt Quả đất đối tượng nghiên cứu khoa học trắc địa Bề mặt Quả đất có diện tích khoảng 510.575.103 km2, diện tích Đại

dương chiếm gần 71,8%, lục địa chiếm 28,2% Chỗ sâu Đại dương (vực Marian) có độ sâu (-11032 m); đỉnh núi cao (đỉnh Everest) 8882 m Kể từ đỉnh núi cao tới đáy biển sâu nhất, chênh lệch độ cao khoảng 20 km Nhưng so sánh với đường kính Trái đất chênh lệch khơng đáng kể: đường kính Trái đất d  12.000 km, tỷ số 20 : 12.000 = 1/ 600 cho phép ta hình dung cầu có đường kính d = 600 mm độ lồi lõm là1 mm Vì coi bề mặt Quả đất bề mặt cong nhẵn

8

- Tại điểm mặt thuỷ chuẩn, phương pháp tuyến trùng với phương dây dọi

- Trong trắc địa mặt thuỷ chuẩn dùng làm mặt chiếu đo vẽ đồ, đồng thời dùng làm mặt chuẩn so sánh độ cao điểm mặt đất

Mỗi quốc gia quy ước mặt thuỷ chuẩn có độ cao 0,00 mét quốc gia mình, gọi mặt thuỷ chuẩn gốc

Việt Nam lấy mặt nước biển trung bình nhiều năm trạm Nghiệm triều đảo Hòn Dấu - Đồ Sơn - Hải Phòng làm mặt thuỷ chuẩn gốc

2 Độ cao tuyệt đối độ cao tương đối * Độ cao tuyệt đối

Thông thường mặt đất không phẳng Độ lồi lõm mặt đất đặc trưng độ cao điểm Người ta gọi khoảng cách theo phương dây dọi từ điểm đến mặt thuỷ chuẩn lấy làm gốc độ cao điểm

Độ cao tuyệt đối điểm khoảng cách tính từ điểm theo phương dây dọi tới mặt thuỷ chuẩn gốc.

* Độ cao tương đối

Độ cao tương đối điểm khoảng cách tính từ điểm theo phương dây dọi tới mặt thuỷ chuẩn giả định.

Hình 1.1: Độ cao tuyệt đối độ cao tương đối

Trên hình 1.1:

cao tuyt i ca điểm A ký hiệu HA

Độ cao tương đối điểm C ký hiệu H’c

1.2.2 Hệ quy chiếu toạ độ 1 Elipsoid đất

Để xác định mặt thuỷ chuẩn, người ta phải xác định phương dây dọi MTC giả định

MTC gèc H'C

HB

HA

B C

các điểm khác Phương dây dọi phụ thuộc vào phân bổ vật chất lịng Quả đất nên thường khơng có quy luật Do vậy, mặt thuỷ chuẩn xác định theo cách gần với mặt đất tự nhiên mặt không biểu diễn phương trình tốn học

Để biểu diễn mặt đất tự nhiên người ta chiếu điểm lên mặt lý thuyết nghĩa mặt lý thuyết xác định phương trình tốn học Mặt cần đáp ứng hai yêu cầu bản:

- Biểu diễn phương trình toán học; - Gần với mặt đất tự nhiên

Qua nghiên cứu người ta thấy bề mặt đất tự nhiên tương ứng với hình thể hình Elip quay quanh trục ngắn (hình 1.2) Trong hình học có tên Elip trịn xoay (Elipsoid) Trong đó: a: bán trục lớn; b: bán trục nhỏ, trùng với trục quay PP Quả đất

Hình 1.2: Elipsoid đất

Trị số bán trục a b nhiều nhà khoa học giới nghiên cứu xác định với kết gần giống (bảng 1.1)

Bảng 1.1: Kích thước hình Elip trịn xoay nhà khoa hc xỏc nh

Tác giả Năm a (m) b (m) 

Delambre 1800 6375653 6356564 1:344,0

Bessel 1841 6377397 6356079 1:299,2

Clark 1880 6378249 6356515 1:293,5

Gdanov 1893 6377717 6356433 1:299,6

Hayford 1909 6378388 6356912 1:297,0

p

1

Mặt đất t nhiờn

p

1 Mặt cầu

Elipsoid a

1

b

1

0

10

Kraxopski 1946 6378245 6356863 1:298,3

WGS -84 1984 6378137 6356752 1:298,2

Độ dẹt Trái đất ký hiệu là, biểu thị công thức:

 

a b a

 

Từ năm 1954 đến 2000, Việt Nam sử dụng kích thước Nhà khoa học Kraxopski đưa năm 1946 với:

a = 6.378.245 m b = 6.356.863 m  = 1/298,3

Ngày 12/7/2000, Thủ tướng Chính phủ Quyết định sử dụng hệ quy chiếu Hệ toạ độ Quốc gia VN - 2000 Ngày 22/ 06/ 2001, theo Quyết định Tổng cục trưởng Tổng cục Địa việc chuyển đổi hệ toạ độ cũ từ HN - 72 sang VN - 2000 Việt Nam kích thước Elipsoid tính theo Elipsoid WGS - 84 (World Geodesis System 1984) toàn cầu với kích thước:

a = 6.378.137,000 = 1: 298,257223563

Trong trắc địa phổ thông độ dẹt  bé nên coi Quả đất có dạng hình cầu có bán kính 6371 km

1.3 hệ tọa độ dùng trắc địa 1.3.1 Hệ toạ độ địa lý

Hệ toạ độ địa lý Quả đất tạo nên mặt phẳng xích đạo mặt phẳng kinh tuyến gốc.

- Mặt phẳng kinh tuyến mặt phẳng chứa trục quay Quả đất

- Mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua đài thiên văn Grenuyt (thủ đô Luân Đôn nước Anh)

- Kinh tuyến giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến với bề mặt Quả đất, tính từ cực Bắc đến cực Nam Kinh tuyến gốc kinh tuyến qua đài thiên văn Grenuyt (thủ đô Luân Đôn nước Anh)

- Mặt phẳng vĩ tuyến mặt phẳng vng góc với trục quay Quả đất

- Mặt phẳng xích đạo mặt phẳng vĩ tuyến chứa tâm Quả đất

- Vĩ tuyến giao tuyến mặt phẳng vĩ tuyến bề mặt Quả đất

- Xích đạo vĩ tuyến chứa tâm

Quả đất Xích đạo có độ dài lớn Xích đạo

P

A

P

 

Kinh tuyÕn gèc

G

G1 A1

o

- Toạ độ địa lý gồm: Độ kinh  độ vĩ, xác định sau:

Giả sử có điểm A bề mặt trái đất Nối A0, vẽ kinh tuyến qua A cắt mặt phẳng xích đạo A1, vẽ kinh tuyến gốc cắt mặt phẳng xích đạo G1 Nối với G1, A1, góc G10A1 = kinh độ địa lý điểm A Góc A0A1 = là vĩ độ địa lý điểm A (hình 1.3)

+ Kinh độ địa lý điểm góc nhị diện hợp mặt phẳng kinh tuyến qua điểm mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc

+ Vĩ độ địa lý điểm góc hợp đường dây dọi qua điểm với mặt phẳng xích đạo

Việt Nam hồn tồn nằm phía Bắc bán cầu phía Đơng kinh tuyến gốc nên tất điểm nước ta có vĩ độ Bắc kinh độ Đông Trên đồ địa hình mạng lưới kinh tuyến, vĩ tuyến toạ độ địa lý biểu thị phần góc khung đồ Toạ độ địa lý xác định phương pháp thiên văn trắc địa nên gọi toạ độ thiên văn

1.3.2 Hệ toạ độ vng góc phẳng Gauss- Kruger

1.3.2.1.PhÐp chiÕu Gauss

PhÐp chiÕu Gauss phép chiếu hình trụ ngang giữ góc

Thế kỷ XIX nhà toán học Gauss đề phép chiếu hình đồ, gọi phép chiếu Gauss Theo phép chiếu Gauss, Quả đất chia làm 60 múi, múi 60và đánh số thứ tự từ Tây sang Đơng tính từ kinh tuyến Gốc qua đài thiên

văn Grenuyt thủ đô Luân Đôn nước Anh

Mỗi múi chia thành hai phần đối xứng qua kinh tuyến (kinh tuyến trục)

N

S

K K

0

12

Đặt Quả đất nội tiếp hình trụ ngang có bán kính bán kính Quả đất Lấy tâm chiếu tâm Quả đất, chiếu múi lên mặt trụ theo phép chiếu xuyên tâm Sau cắt mặt trụ theo hai đường sinh KK trải thành mặt phẳng ta hình chiếu 60 múi Mặt phẳng gọi mặt chiếu hình Gauss (hình 1-4)

Như phép chiếu Gauss biểu thị mặt cầu liên tục Trái đất thành mặt phẳng bị biến dạng đứt gãy hai phía Bắc Nam cực Kinh tuyến múi chiếu tiếp xúc hoàn tồn với mặt trụ nên hình chiếu mặt phẳng đoạn thẳng có chiều dài giữ ngun mặt cầu vng góc với hình chiếu xích đạo Hình chiếu kinh tuyến khác cung cong bị biến dạng chiều dài quay bề lõm phía kinh tuyến Hai kinh tuyến biên múi bị biến dạng chiều dài lớn Hình chiếu xích đạo đoạn thẳng vng góc với kinh tuyến chiều dài bị biến dạng Hình chiếu vĩ tuyến cung cong bị biến dạng chiều dài, quay bề lõm phía hai cực đối xứng qua xích đạo

Hình chiếu kinh tuyến xích đạo chọn làm hệ trục toạ độ phẳng vng góc Gauss sử dụng trắc địa Khác với hệ toạ độ vng góc Decac, hệ chọn trục tung 0X trục hoành 0Y

Trong phạm vi múi chiếu Gauss, góc khơng bị biến dạng nên cịn gọi phép chiếu đẳng góc, hình chiếu kinh tuyến vĩ tuyến giao 900 Diện

tích múi chiếu Gauss lớn mặt cầu Độ biến dạng chiều dài diện tích tăng từ kinh tuyến về phía hai kinh tuyến biên giảm từ xích đạo phía hai cực

Lãnh thổ Việt Nam theo phép chiếu hình Gauss chủ yếu nằm phạm vi múi chiếu thứ 18, phần miền Trung từ Đà Nẵng đến Bình Thuận Hồng Sa thuộc múi thứ 19, phần quần đảo Trường Sa thuộc múi chiếu thứ 20 (hình 1.5)

PhÐp chiÕu hình Gauss Kruger phát triển hoàn chỉnh nên gọi phép chiếu hình Gauss Kruger

1.3.2.2 Hệ toạ độ vng góc Gauss - Kruger

Hệ toạ độ xây dựng mặy phẳng múi chiếu 60 của phép chiếu

hình Gauss, nhận hình chiếu kinh tuyến múi làm trục X, hình chiếu xích đạo làm trục Y

Nam mang dấu âm (-), cịn trị số Y phía Đơng mang dấu dương, phía Tây mang dấu âm Bắc bán cầu có X ln dương Y âm dương Khi tính tốn để tránh trị số Y âm người ta tịnh tiến kinh tuyến múi phía Tây 500 km hệ toạ độ X'0Y gọi hệ toạ độ thơng dụng (hình 1.6)

Để tiện sử dụng, đồ địa hình người ta kẻ sẵn lưới toạ độ vng góc Gauss đường thẳng song song với trục 0X 0Y tạo thành lưới ô vuông Chiều dài cạnh lưới ô vuông có tính đến ảnh hưởng biến dạng tương ứng với đồ

1020 1050 1080

1110 1140

200

200

240

240

120

120

160

160

80

1080 1050

1020

80

1110

C E

D F

18 (48) 19 (49)

o Mường Tè

Mãng C¸i

o

o o

o o

o o

o

o

Hà Nội

Vinh

Huế

Đà Nẵng

Hoàng Sa

Cà Mau

Đa Lạt Nha Trang

TP Hå ChÝ Minh Phó Qc

C«n §¶o

Trường Sa

14

Ví dụ: với đồ 1:10.000 chọn cạnh vng 10 cm, đồ tỷ lệ 1:25.000 chọn cạnh ô vng cm cịn đồ 1:50.000 cm Phía ngồi khung đồ có ghi trị số X Y đường song song Để phân biệt toạ độ điểm nằm múi chiếu thứ cách điểm gốc bao nhiêu, người ta quy định cách viết hồnh độ Y có kèm theo số thứ tự múi chiếu

Ví dụ: Điểm A có toạ độ: XA = 2345 km; YA = 18.550 km Có nghĩa điểm

A cách xích đạo phía Bắc 2345 km múi thứ 18 phía đơng cách kinh tuyến 550 km

Hình Hệ toạ độ phẳng Gauss – Kruger

Để tính số kinh độ kinh tuyến múi chiếu ta dùng công thức:

0 0 6 n3

L (n lµ sè thø tù cđa mói chiÕu)

1.3.3 Hệ toạ độ UTM 1.3.3.1 Phép chiếu UTM

Phép chiếu đồ UTM (Universal Transverse Mercator) thực với tâm chiếu tâm Quả đất với múi 60, khác với phép

chiếu hình Gauss, để giảm độ biến dạng chiều dài diện tích, UTM sử dụng hình trụ ngang có bán kính nhỏ bán kính trái đất, cắt mặt cầu theo hai đường cong đối xứng cách kinh tuyến khoảng  180 km Kinh tuyến

X'

Y O

500km

X

nằm phía mặt trụ hai kinh tuyến biên nằm phía mặt trụ

Như vậy, hai đường cong cắt mặt trụ không bị biến dạng chiều dài (k = 1), tỷ lệ chiếu kinh tuyến múi nhỏ (k = 0,9996) kinh tuyến biên tỷ lệ chiếu lín h¬n

Phép chiếu hình UTM phép chiếu hình trụ ngang giữ góc, độ biến dạng chiều dài diện tích lớn vùng giao xích đạo với kinh tuyến hai kinh tuyến biên Các điểm nằm phía đường cắt mặt trụ độ biến dạng mang dấu âm cịn phía ngồi dấu dương (hình 1.7)

H×nh 7: PhÐp chiÕu UTM

Như vậy, so với phép chiếu hình Gauss, phép chiếu UTM có ưu điểm độ biến dạng phân bố có trị số nhỏ xử lý số liệu lại phức tạp (vì múi chiếu vùng khác xét vùng độ biến dạng mang dấu âm dương khác nhau)

1.3.3.2 Hệ toạ độ vng góc UTM (N,E)

Trong phép chiếu hình UTM, hình chiếu kinh tuyến xích đạo hai đường thẳng vng góc với chọn làm trục toạ độ Đặc điểm hệ trục toạ độ mô tả hình vẽ (hình 1.8) Toạ độ UTM điểm M xác định tung độ N (North) hoành độ E (East) Cũng quy định phép chiếu hình Gauss trị số EM tính từ trục ON cách kinh tuyến 500 km phía Tây, nghĩa E = E’ + 500 km

0 N

L

M E’

F

Z B

NM

EM

E 0’

500 km Xích đạo



Hình 1.8 Hệ toạ độ vng góc UTM

N

S

N

S

+ +

180 km

16

Trước năm 1975, quân đội Mỹ sử dụng hệ toạ độ UTM với số liệu Elipsoid Everest để thành lập đồ địa hình cho khu vực miền Nam nước ta Do sử dụng đồ thống cần phải tính chuyển toạ độ UTM (E N) sang hệ toạ độ Gauss- Kruger (X Y)

1.3.4 Hệ toạ độ cực (, S)

Trên mặt phẳng chọn điểm làm gốc cực hướng cố định 0A trục cực (hình - 9) Vị trí điểm i xác định góc cực i cạnh

cùc Si. Gãc cùc i lµ gãc b»ng tÝnh tõ

hướng trục cực 0A theo chiều kim đồng hồ đến hướng cạnh cực Si , cạnh cực Si chiều dài nằm ngang tính từ điểm gốc đến điểm i Hệ toạ độ cực áp dụng đo điểm chi tiết địa vật để vẽ đồ địa hình đồ địa thực địa

1.4 Bản đồ, bình đồ mặt cắt địa hình 1.4.1 Bản đồ

Bản đồ hình vẽ biểu thị bề mặt Trái đất, thiên thể khoảng không vũ trụ mặt phẳng theo quy tắc toán học xác định, thu nhỏ theo quy ước khái quát hoá để phản ánh phân bổ, trạng thái mối liên hệ của các đối tượng, tượng tự nhiên, xã hội chọn lọc thể hệ thống ký hiệu màu sắc.

+ Bản đồ chuyên đề: phản ánh yếu tố có đồ địa hình hay biểu thị rõ tượng cần cho chun đề

Ví dụ: đồ thổ nhưỡng, đồ trạng sử dụng đất

+ Bản đồ địa hình: phản ánh tập hợp yếu tố địa hình, địa vật khu vực (thuỷ hệ, dáng đất, điểm dân cư, mạng lưới giao thông ) mức độ tỷ mỉ thể nội dung phụ thuộc vào tỷ lệ đồ

1.4.2 Bình đồ

Khác với việc thành lập đồ, thành lập bình đồ người ta chiếu điểm đường mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang Và tờ giấy có vị trí nằm ngang vùng đất hình đồng dạng thu gọn số lần

A

0

i

2

1 S1

S2

nhất định Như vậy: bình đồ biểu thị đồng dạng thu gọn mặt phẳng vị trí nằm ngang vùng đất Bình đồ khơng thể biểu thị phần lớn mặt đất, ảnh hưởng độ cong đất gây sai lệch lớn vị trí nằm ngang đường thẳng hình chiếu mặt bầu dục

1.4.3 Mặt cắt địa hình

Bản đồ bình đồ biểu thị bề mặt đất mặt phẳng nằm ngang mặt cắt địa hình hình chiếu mặt cắt dọc hoạc ngang tuyến địa hình lên mặt phẳng thẳng đứng Hình 1- 10 biểu thị mặt cắt ngang dịng sơng

Hình 10: Mặt cắt ngang dịng sơng 1.5 Tỷ lệ đồ thước tỷ lệ

Độ dài đường thẳng đo thực địa biểu thị lên đồ phải thu nhỏ lại Mức độ thu nhỏ hình chiếu nằm ngang đoạn thẳng gọi tỷ lệ đồ Nói cách kháctỷ lệ đồ tỷ số độ dài đoạn thẳng bản đồ độ dài tương ứng ngang thực địa.

Tuỳ theo mức độ thu nhỏ mà người ta chia loại tỷ lệ lớn, trung bình, nhỏ Tỷ lệ đồ biểu thị dạng: tỷ lệ số, tỷ lệ giải thích, thước tỷ lệ

* Tû lÖ sè

Tỷ lệ số biểu thị phân số có tử số 1, mẫu số số lần thu nhỏ khoảng cách ngang thực địa vào đồ, kí hiệu 1: M

VÝ dô 1:1 000; 1:5 000; 1: 250 000

* Tû lƯ gi¶i thÝch

Là cụ thể hoá tỷ lệ số lời

Ví dụ: tỷ lệ số 1:1000 tỷ lệ giải thích ghi: 1cm đồ tương ứng 10 m nằm ngang thực địa(thường ghi tắt 1 cm tương ứng 10 m)

A B C

D E

F G

H

Mặt cắt thực địa

a b c

d e

f g h

18

* Thước tỷ lệ

Là cách thể tỷ lệ đồ thước Có loại: thước tỷ lệ thẳng thước tỷ lệ xiên

- Thước tỷ lệ thẳng: (hình - 11)

+ Cấu tạo: Thước tỷ lệ thẳng bao gồm số đoạn thẳng nhau, mối đoạn có chiều dài cm cm, gọi đơn vị bản Giá trị đơn vị tương ứng chiều dài nằm ngang thực địa theo tỷ lệ đồ Dưới khoảng chia ghi giá trị tương ứng thực địa Đoạn thứ chia thành 10 phần nhau, phần có giá trị 1/10 đơn vị

Hình 11: Thước tỷ lệ thẳng tỷ lệ 1:1000

+ C¸ch sư dơng:

Muốn đo khoảng cách ngang thực địa đoạn thẳng đồ (ví dụ đoạn CD), dùng com pa đo xác đoạn CD sau giữ nguyên độ com pa, đưa đầu vào vạch chia đơn vị bên phải số 0, đầu đưa đặt vào đơn vị bên trái số 0, đọc số bên cộng lại khoảng cách thực địa

Ví dụ hình - 11 đoạn CD = 30 m + m = 35 m - Thước tỷ lệ xiên: (hình - 12)

Khi sử dụng thước tỷ lệ thẳng phần lẻ vạch chia đơn vị phía bên trái ta phải ước lượng mắt Và làm giảm độ xác xác định chiều dài đoạn thẳng đồ Vì thế, người ta sử dụng thước tỷ lệ xiên để phần đọc số xác

Thước tỷ lệ xiên làm theo cách sau:

0 10 20 30 40 50 60 m

1 cm

10 C

c A

B C

D

Hình 12: Thước tỷ lệ xiên tỷ lệ 1:10.000

A B

0 200 400 600 800

200 20 12 16

a1

b2

b1

a2

q p

n m

m 2cm

CB1

Chia thước thành đoạn thẳng AB, gọi đơn vị thước Từ điểm đầu đoạn thẳng kẻ đoạn vng góc với chúng Trên đoạn AB chia thước thành 10 phần nhau, đoạn thẳng góc với AB chia thành 10 phần Sau kẻ đường song song với AB Trên đoạn AB, từ vạch chia kẻ đường xiên song song gọi đường hoành Đoạn a1b1có giá trị nhỏ thước Độ lớn phụ thuộc vào chiều dài đoạn

Xét tam giác vuông đồng dạng BB1C Bb1a1, ta có: 1 1 1 1 1 CB BB Bb b a BB Bb CB b a    Mà: 10 10 1

1   

BB Bb AB

CB

Do đó:

100 ; 100 2

1b ABa b AB

a  

* C¸ch sư dơng:

Ví dụ: có đoạn thẳng pq đồ dùng compa đo đoạn thẳng này, giữ nguyên độ compa đặt chân compa vào đường thẳng góc, ví dụ hình 1- 12 400 m, cịn chân rơi đường hồnh cho đường nối hai chân compa song song với AB, ví dụ theo chiều ngang điểm p ứng với vạch số 4, tương ứng ta có 80 m, theo chiều dọc p nằm khoảng hai hàng thứ thứ ta ước đọc 0,5 nghĩa ứng với 11 m Tổng chiều dài đoạn pq thực địa 491 m

1.6 Cách biểu diễn dáng đất địa vật lên đồ địa hình

Trên đồ địa hình, thiết phải biểu thị ba yếu tố điểm khống chế toạ độ mặt phẳng độ cao, yếu tố địa hình yếu tố địa vật

1.6.1 Cách biểu diễn dáng đất a Phương pháp kẻ vân

Dùng nét vân để biểu diễn địa hình; chỗ phẳng dốc thoải dùng nét vân mảnh, dài, xa nhau; chỗ dốc dùng nét vân đậm, ngắn, sít nhau; nét vân hướng theo dốc địa hình

b Phương pháp tô màu

Thường dùng cho đồ có tỷ lệ nhỏ Địa hình mặt đất biểu diễn màu sắc với độ đậm nhạt khác nhau, ví dụ: vùng núi dùng màu nâu, vùng biển dùng màu xanh độ đậm nhạt phụ thuộc vào chiều cao, độ sâu địa hình

c Phương pháp đường đồng mức

20

mặt đất Khoảng cách mặt thuỷ chuẩn gọi khoảng cao đường đồng mức ký hiệu h Sau đó, chiếu giao tuyến mặt thuỷ chuẩn mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang Trên bình đồ, đồ, đường đồng mức là các đường nối liền điểm có độ cao mặt đất(hình - 13)

Trên hình - 13, mặt thuỷ chuẩn có độ cao 45, 50, 55 m Các mặt thuỷ chuẩn cách theo đường dây dọi khoảng cách h = m Khi chiếu giao tuyến mặt thuỷ chuẩn với mặt đất xuống mặt phẳng nằm ngang đường đồng mức có độ cao 45, 50, 55 m

Khi lựa chọn khoảng cao đường đồng mức h cần vào yêu cầu sau: - Tỷ lệ bình đồ, đồ: tỷ lệ lớn, khoảng cao h nhỏ

- Đặc trưng địa hình: vùng đồi núi khoảng cao lớn vùng đồng

- Độ xác mức độ chi tiết cơng trình xây dựng: mức độ chi tiết độ xác cao, khoảng cao h nhỏ

95 90 85

P

55m

50m

45m

55 50 45

Hình 13: Phương pháp đường đồng mức

M1 M2