Tài liệu hướng dẫn thực hành trắc địa

THS LÊ HÙNG CHIẾN (Chủ biên) THS TRẦN THỊ THƠM, THS PHÙNG MINH TÁM THS NGUYỄN THỊ OANH TµI LIƯU HƯớNG dẫn THựC HàNH TRắC ĐịA TRNG I HC LM NGHIỆP - 2018 THS.LÊ HÙNG CHIẾN (Chủ biên) THS.TRẦN THỊ THƠM, THS PHÙNG MINH TÁM, THS.NGUYỄN THỊ OANH TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH TRẮC ĐỊA TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP– 2018 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Nội dung 1.CẤU TẠO MÁY KINH VĨ, MÁY THỦY CHUẨN Bài 1: CẤU TẠO MÁY KINH VĨ .3 1.1 Mục đích, yêu cầu 1.1.1 Mục đích 1.1.2 Yêu cầu 1.2 Những phận máy kinh vĩ 1.3 Các trục máy kinh vĩ 1.4 Cấu tạo phận máy kinh vĩ 1.4.1 Ống ngắm máy kinh vĩ 1.4.2 Ống thuỷ dài 1.4.3 Bộ phận dọi tâm quang học 1.4.4 Bàn độ ngang 1.4.5 Chân máy, đế máy Bài 2: CẤU TẠO MÁY THỦY CHUẨN 10 2.1 Mục đích, yêu cầu 10 2.1.1 Mục đích 10 2.1.2 Yêu cầu 10 2.2 Cấu tạo máy thủy chuẩn 10 2.3 Các trục máy thủy chuẩn 11 2.4 Cấu tạo mia thủy chuẩn 11 Bài 3: ĐỊNH TÂM CÂN BẰNG MÁY 14 3.1 Mục đích yêu cầu 14 3.1.1 Mục đích 14 3.1.2 Yêu cầu 14 3.2 Thao tác định tâm, cân máy 14 3.2.1 Định tâm máy 15 3.2.2 Thao tác cân máy kinh vĩ 15 Nội dung CÁC PHÉP ĐO CƠ BẢN TRONG TRẮC ĐỊA 17 i Bài 4: ĐO GÓC BẰNG 17 4.1 Mục đích yêu cầu 17 4.1.1 Mục đích .17 4.1.2 Yêu cầu 17 4.2 Phương pháp đo góc đơn .17 4.3 Phương pháp đo góc tồn vịng .20 Bài 5: ĐO KHOẢNG CÁCH 24 5.1 Mục đích yêu cầu 24 5.1.1 Mục đích .24 5.1.2 Yêu cầu 24 5.2 Phương pháp đo chiều dài trực tiếp thước 24 5.2.1 Dóng hướng đường thẳng 25 5.2.2 Dụng cụ đo 27 5.2.3 Phương pháp đo 27 5.3 Phương pháp đo chiều dài máy kinh vĩ 28 5.3.1 Nguyên lý 28 5.3.2 Đo khoảng cách trường hợp tia ngắm nằm ngang 29 5.3.3 Đo khoảng cách trường hợp tia ngắm nghiêng 31 5.4 Ghi sổ tính tốn giá đo chiều dài 32 Bài 6: ĐO CHÊNH CAO 33 6.1 Mục đích yêu cầu 33 6.1.1 Mục đích .33 6.1.2 Yêu cầu 33 6.2 Phương pháp đo chênh cao hình học 33 6.2.1 Nguyên lý đo cao hình học 33 6.2.2 Thao tác đo chênh cao hình học 35 6.3 Phương pháp đo chênh cao lượng giác 36 Bài 7: ĐO CHI TIẾT 38 7.1 Mục đích yêu cầu 38 7.1.1 Mục đích .38 ii 7.1.2 Yêu cầu 38 7.2 Phương pháp tọa độ cực 38 Nội dung SỬ DỤNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG PHỊNG 40 Bài 8: ĐỊNH HƯỚNG BẢN ĐỒ 40 8.1 Định hướng đồ dựa vào địa vật 40 8.2 Định hướng đồ dựa vào la bàn 42 Bài 9: XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ ĐIỂM TRÊN BẢN ĐỒ 43 9.1 Xác định tọa độ địa lý điểm đồ 43 9.2 Xác định tọa độ vng góc điểm đồ 44 9.3 Xác định độ cao điểm đồ 45 Bài 10: XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH,ĐỘ DỐC CỦA ĐOẠN THẲNG 47 10.1 Xác định khoảng cách đoạn thẳng 47 10.1.1 Dùng thước, compa 47 10.1.2 Dựa vào tọa độ vng góc 47 10.1.3 Xác định chiều dài hai điểm máy đo chiều dài 47 10.2 Xác định độ dốc đoạn thẳng 48 Bài 11: XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH THỬA ĐẤT TRÊN BẢN ĐỒ 50 11.1 Phương pháp hình học 50 11.2 Phương pháp giải tích 51 11.3 Phương pháp lưới ô vuông 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 iii iv LỜI NĨI ĐẦU Trắc địa mơn học sở, nhằm cung cấp cho người học kiến thức đo đạc, thành lập đồ, sử dụng đồ ứng dụng chuyên môn Tài liệu hướng dẫn thực hành trắc địa biên soạn để đáp ứng nhu cầu giảng dạy học tập sinh viên ngành: Quản lý đất đai, Lâm nghiệp, Quản lý tài nguyên rừng môi trường, Thiết kế quy hoạch cảnh quan, Khoa học môi trường, Kỹ thuật xây dựng cơng trình… bậc cao đẳng, đại học Q trình biên soạn nhóm tác giả cố gắng trình bày ngắn gọn, dễ hiểu bám sát nội dung giáo trình trắc địa giúp sinh viên củng cố toàn lý thuyết đo đạc thành lập đồ, sử dụng đồ Kế thừa tiêu kỹ thuật Bộ Tài nguyên Môi trường, tài liệu hướng dẫn thực hành trường Đại học Mỏ địa chất, Đại học Tài nguyên môi trường, Đại học Nơng nghiệp…Nhóm tác giả chọn lọc kiến thức công nghệ đo đạc, thành lập đồ ứng dụng thực tiễn sản xuất, kinh doanh hiệu Để hồn thiện tài liệu nhóm tác giả nhận động viên giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp cán Trường Đại học Lâm nghiệp, Viện quản lý đất đai PTNT, đặc biệt Bộ môn Quản lý đất đai Xin trân trọng cảm ơn động viên giúp đỡ q báu Trong q trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, nhóm tác giả mong nhận đóng góp ý kiến từ bạn bè, đồng nghiệp để tài liệu hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi theo địa Bộ mơn Trắc địa đồ GIS phịng 122 nhà A3 Trường Đại học Lâm nghiệp Nhóm tác giả Nội dung CẤU ẤU TẠO MÁY KINH VĨ, MÁY THỦY CHUẨN Bài 1:CẤU TẠO MÁY KINH VĨ 1.1 Mục đích, yêu cầu ầu 1.1.1.Mục đích - Nắm rõ õ các trục trục quay máy kinh vĩ (trục quay máy, trục quay ống ngắm, trục ống ngắm) ngắm) - Giúp sinh viên làm quen nắm n ợc cấu tạo chung loại máy móc, dụng cụ đo - Cấu ấu tạo máy kinh vĩ (máy máy kinh vĩ điện tử) 1.1.2.Yêu cầu - Mỗi sinh viên ên cần c hiểu rõ nguyên lý hoạt ạt động máy kinh vĩ, phận ận máy kinh vĩ - Nắm ắm nguyên nguy lý cấu ấu tạo phận, cách sử dụng phận đo đạc 1.2 Những phận b máy kinh vĩ Để dễ hình ình dung, hình 1.1 mơ tả phận ản bố trí bbên ngồi vỏ máy kinh vĩ bao gồm: Đế máy Ốc cân máy Hộp bàn độộ ngang Ống thủyy dài Ống thủyy trịn Ống ng kính ng ngắm Ống ng kính đđọc số ộp bàn độ đứng ng Thước ngắm m sơ bbộ 10 Quai sách 11 Núm xóa bàn đđộ 12 Ốcc hãm vi động đứng 13 Ốcc hãm vi động ngang 14 Kính dọii tâm qu quang học Hình 1.1 Các b phận 15 Núm đặtt tr trị số bàn độ a máy kinh vĩ v 16 Gương phảnn chi chiếu ánh sáng Nội dung SỬ DỤNG BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG PHỊNG Bài 8: ĐỊNH HƯỚNG BẢN ĐỒ Khi sử dụng đồ thực địa thiết phải định hướng tờ đồ.Định hướng tờ đồ đặt tờ đồ nằm ngang cho hướng Bắc- Nam vẽ đồ song song với hướng Bắc- Nam đướng kinh tuyến thực địa Lúc địa hình địa vật thực địa đồ đồng dạng hướng với nhau, từ xác định chỗ đứng phương hướng thực địa theo đồ Có hai phương pháp định hướng đồ sử dụng phổ biến: Định hướng dựa vào địa vật định hướng dựa vào la bàn 8.1 Định hướng đồ dựa vào địa vật Ở khu vực quang đãng có nhiều địa vật rõ nét dễ nhận biết đồ thực địa ta định hướng đồ dựa vào địa vật này.Thường sử dụng địa vật có dạng tuyến đường xá, sơng suối để định hướng.Đầu tiên đặt tờ đồ nằm ngang, xác định vị trí đứng xoay chuyển tờ đồ địa vật thực địa trùng với hướng chúng đồ Để kiểm tra nên chọn số địa vật rõ nét khác nhà, độc lập, hay địa hình đồi núi 40 Hình 3.1 Định hướng đồ dựa vào địa vật 41 8.2 Định hướng đồ dựa vào la bàn Đối với vùng rừng núi, cối nhiều khó xác định địa vật chuẩn người ta thường dùng địa bàn (la bàn) để định hướng đồ Muốn đặt tờ đồ nằm ngang đặt địa bàn lên tờ đồ cho tâm địa bàn trùng với giao điểm lưới vng, đường kính 0˚ – 180˚ địa bàn (đường kính theo hướng Bắc – Nam N – S) trùng với hướng kinh tuyến trục (hướng trục X) lưới km đồ xoay chuyển tờ đồ đầu Bắc kim nam châm (địa bàn đặt đồ) có góc (± ) − (± )với độ lệch từ, γ độ gần kinh tuyến Các giá trị có ghi tờ đồ.Như vậy, đồ định hướng Nếu đặt địa bàn ta không dùng lưới km mà dùng lưới kinh vĩ tuyến đặt đường kính 180˚ địa bàn trùng với kinh tuyến, cần xoay đồ đầu Bắc kim nam châm góc δ Lưới vng Hình 3.2 Định hướng đồ dựa vào la bàn 42 Bài 9:XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ ĐIỂM TRÊN BẢN ĐỒ 9.1 Xác định tọa độ địa lý điểm đồ Khung tờ đồ lưới kinh, vĩ tuyến giới hạn tờ đồ Ở bốn góc khung người ta có ghi tọa độ địa lý ( , ) dọc theo đường kinh tuyến, vĩ tuyến có chia khoảng đen trắng, khoảng ứng với phút, năm phút… tùy thuộc vào tỷ lệ đồ (gọi khoảng phút) Dựa vào khoảng chia phút mà ta xác định tọa độ địa lý điểm đồ Khoảng phút Hình 3.3 Bản đồ địa hình Giả sử, để xác định tọa độ địa lý điểm A tờ đồ (hình 3.4), từ A ta kẻ đường song song với đường kinh, vĩ tuyến khung điểm a’ a” Như vậy, tọa độ địa lý điểm a xác định theo công thức:  A = φg + φ a 43 λA = λg + λa g , λg giá trị chẵn tọa độ địa lý góc khung gần ∆ , ∆ xác định dựa vào khung phút cách đếm số vạch đen trắng cộng thêm khoảng lẻ.Khoảng lẻ xác định dựa vào chiều dài từ vị trí a’, a” đến vạch đen gần chiều dài vạch đen trắng A A A (G;G) Hình 3.4 Xác định tọa độ địa lý điểm đồ dựa vào lưới kinh, vĩ độ 9.2 Xác định tọa độ vng góc điểm đồ Trên đồ có lưới ô vuông (còn gọi lưới km) với cạnh lưới ô vuông thường 1km thực địa.Nhờ vào lưới ô vuông ta xác định tọa độ điểm bất kỳ.Giả sử để xác định tọa độ điểm C ta dựa vào tọa độ điểm giao lưới vng gần c (Hình 3.5).Ta có: X= 2334 km; Y= 18553 km Sau kẻ đường vng góc từ c đến lưới vuông ta xác định số gia ΔX, ΔY Như vậy: Xc= X + ΔXc Yc = Y + ΔYc 44 Yc Xc Hình 3.5 Xác định tọa độ vng góc điểm đồ theo lưới km ΔXc , ΔYc xác định dựa vào thước đo đồ nhân với tỷ lệ Từ hình vẽ ta có: ΔXc = 360m ΔYc = 470m Nên: Xc= 2334km + 360m = 2334360m Yc= 18553 km + 470m = 18553470m Nghĩa điểm C cách xích đạo 2334360 m, nằm múi 18 cách kinh tuyến múi 53470m (Dịch chuyển kinh tuyến múi phía Tây 500 km) 9.3 Xác định độ cao điểm đồ Để xác định độ cao điểm đồ ta dựa vào quan hệ điểm cần xác đinh độ cao với đường đồng mức 45 Giả sử cần đo độ cao điểm A nằm hai đường đồng mức có độ cao H1 H2 ta kẻ qua A đường thẳng vng góc (gần đúng) với hai đường đồng mức H1, H2 điểm A1, A2 (hình 3.6) A Hình 3.6 Xác định độ cao điểm dựa vào đường đồng mức Dùng thước đo chiều dài đoạn s1 s2 từ đường H1 H2 đến A Từ tính độ cao điểm A theo công thức: HA = H1 + 46 = H2 - Bài 10:XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH, ĐỘ DỐC CỦA ĐOẠN THẲNG 10.1.Xác định khoảng cách đoạn thẳng Để xác định khoảng cách hai điểm đồ tương ứng với ngồi mặt đất ta thực theo phương pháp sau 10.1.1 Dùng thước, compa Ta dùng thước chia milimet đo khoảng cách hai điểm cần xác định đồ ký hiệu e, nhân với mẫu số tỷ lệ tương ứng M: L = M Cũng dùng compa đo khoảng cách hai điểm đồ, sau đặt vào thước tỷ lệ đọc khoảng cách thực địa Nếu biết độ dốc v đoạn thẳng ta tính khoảng cách nghiêng nó: D= Nếu đoạn AB cần xác định đường cong ta chia thành phần nhỏ để xác định lấy tổng lại Độ xác phương pháp đạt khoảng: ms = 0,1mm M 10.1.2 Dựa vào tọa độ vng góc Dựa vào tọa độ vng góc điểm đầu (X1, Y1) điểm cuối (X2, Y2) ta tính chiều dài hai điểm theo công thức S= ( − ) +( − ) Trong đó: X1, Y1, X2, Y2 xác định theo lưới ô vuông Từ ta tính sai số phương pháp là: ms = m√2 Với m = mx= my sai số xác định tọa độ X,Y m thường lấy 0,11mm Thay vào ta ms= 0,16mm tính theo tỷ lệ đồ Như vậy, sai số phương pháp lớn chiều dài tính theo thước, compa 10.1.3 Xác định chiều dài hai điểm máy đo chiều dài Nguyên lý hoạt động máy đo chiều dài giống contermet xe máy, ô tô, nghĩa chiều dài đo tỷ lệ với số vòng bánh xe lăn đoạn 47 thẳng đo Dụng cụ gồm có bánh xe nhỏ, kim loại trịn có chia vịng trịn, vòng tròn ứng với tỷ lệ đồ Một kim di chuyển gắn với bánh xe, tay cầm gắn với kim loại Khi ta đặt bánh xe lên điểm thứ đoạn thẳng cần đo, đọc số kim n1 (thường để n1= 0) Sau cầm tay cầm cho bánh xe chạy đoạn thẳng cần đo đến điểm cuối dừng lại, đọc số kim n2 Như chiều dài cần đo s = n2 – n1 Phương pháp thường dùng chiều dài đo đường cong 10.2 Xác định độ dốc đoạn thẳng Độ dốc địa hình đặc trưng độ dốc i hay góc dốc V Trong thiết kế đường xá, mương máng thường dùng độ dốc i (i tính theo % hay ) cịn lâm nghiệp hay dùng góc dốc V (V tính theo độ) Độ dốc hai điểm A B địa hình tính theo cơng thức: i = tanV = B h v A S Ở h chênh cao hai điểm A B, S khoảng cách nằm ngang hai điểm Như vậy, xác định độ dốc hai điểm đồ ta phải xác định độ cao H1, H2, từ tính chênh cao hai điểm là: h = H2 – H1 Dùng thước đo chiều dài hai điểm đồ s, từ tính chiều dài mặt đất S = s M sử dụng cơng thức tính độ dốc: i = tanV = = 48 = 4% Thông thường để xác định độ dốc đồ người ta dùng thước đo độ dốc Thước thành lập dựa sở công thức i = tanV = Đây tương quan ba biến i (V), h, S Vì phải cho h = cmst (hằng số), thường cho h số chẵn khoảng cao Ví dụ h = 10, 20, 30… Từ xác định quan hệ i (V) với S nên người ta bố trí trục ngang độ dốc i (V), trục đứng chiều dài S Để xác định độ dốc hai điểm đồ ta xác định chênh cao hai điểm dùng compa đo chiều dài hai điểm đó, đặt vào thước đo độ dốc đọc độ dốc tương ứng Ví dụ hình 3.7 góc dốc V = 13 30’ S 30 10 10 15 20 V Hình 3.7 Xác định độ dốc điểm đồ 49 Bài 11: XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH THỬA ĐẤT TRÊN BẢN ĐỒ Để xác định diện tích vùng đồ, tùy thuộc vào hình dạng nó, độ xác yêu cầu, dụng cụ đo tính mà ta sử dụng phương pháp sau 11.1 Phương pháp hình học Nếu hình cần xác định giới hạn đường gấp khúc, ta chia thành tam giác, hình vng, hình chữ nhật…rồi đo yếu tố tương ứng tính diện tích hình cộng lại ta diện tích hình cần xác định: SBĐ= S1+ S2+ … Do diện tích tính diện tích đồ nên muốn tính diện tích thực tế ta phải nhân với M2: STĐ= SBĐ×M2 Với M mẫu số tỷ lệ đồ Ví dụ hình 3.8 S1= ah1; S2= ah2 ℎ a ℎ Hình 3.8 Xác định diện tích đất đồ theo phương pháp hình học 50 11.2 Phương pháp giải tích Nếu diện tích cần xác định giới hạn đoạn thẳng mà đỉnh ta biết tọa độ xác định tọa độ ta dùng phương pháp giải tích để tính diện tích Giả sử cần xác định đất giới hạn đoạn thẳng tạo thành tam giác 123 (hình 3.9).Tọa độ điểm 1, 2, ta có xác định X1Y1, X2Y2, X3Y3 Khi ta thấy: S123= + - Trong đó: = ( − ) = ( − ) = − ( ) Như vậy: S123= ( − ) + .( − )− ( − ) ( − ) + .( − )+ ( − ) Hay : S123 = Y1 Y2 Y3 Hình 3.9 Xác định diện tích đất theo phương pháp tọa độ giải tích 51 Với hình có n điểm: = ( − )+ − ( = ∑ ( ) + …+ − ( − ) ) Khi i=1 i-1 = n Do khơng phải đo yếu tố đồ nên tọa độ tính tốn xác đến 0,1m kết tính tốn lấy đến 1m2 sai số xác định diện tích đạt 1/1000 11.3 Phương pháp lưới vuông Lưới ô vuông in phim nhựa hay giấy bóng mờ, dùng giấy ô ly Đặt phim lên khu vực cần xác định diện tích (nếu giấy ly chuyển diện tích cần xác định lên giấy ly) đếm số chẵn ký hiệu N, gộp tồn số dư ký hiệu n (hình 3.10) Khi ta tính diện tích đồ SBĐ= (N+n).s.Với s diện tích vng Người ta thường lấy vng kích thước 1cm, 0,5 0,5cm 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 24 Hình 3.10 Xác định diện tích đất đồ theo phương pháp đếm ô Như vậy, diện tích ngồi thực tế STĐ= SBĐ M2 Cũng dùng phương pháp dải song song cách hình 3.11 Để tính diện tích ta đo chiều dài d1, d2…dn (d1, d5= 0) dùng cơng thức tính diện tích hình thang: 52 Hình 3.11 Xác định diện tích đất đồ theo phương pháp phân mảnh dài = ∗ℎ Với h khoảng cách đường song song 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ tài nguyên môi trường(2000).Báo cáo xây dựng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia Việt Nam – 2000 Bộ tài nguyên mơi trường (2008).Quy phạm thành lập đồ địa tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000 1:5000, 1:10000 Bộ tài ngun mơi trường (2009).Kí hiệu đồ địa tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000 1:5000, 1:10000 Ngơ Sĩ Bích, Chu Thị Bình(1992).Giáo trình Đo đạc Lâm nghiệp Nxb Nông nghiệp Cục đo đạc đồ Nhà nước(1976).Quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000 1:5000 Cục đo đạc đồ Nhà nước (1977) Quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1:10000 1:25000 Phạm Văn Chuyên (2005).Giáo trình Trắc địa đại cương.Nxb Giao thơng vận tải Lê Văn Định(2006).Giáo trình trắc địa.Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Đàm Xuân Hoàn (2007), Giáo trình Trắc địa, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 10 Trần Văn Quảng (2001).Trắc địa đại cương.NxbXây dựng, Hà Nội 11 Nguyễn Trọng San, Đào Quang Hiếu, Đinh Công Hịa(2009).Giáo trình Trắc địa sở tập 1,2.Nxb Giao thơng vận tải 12 Nguyễn Văn Tuyển (1999).Giáo trình Trắc địa đại cương.Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 54 ... đồ thực địa thiết phải định hướng tờ đồ.Định hướng tờ đồ đặt tờ đồ nằm ngang cho hướng Bắc- Nam vẽ đồ song song với hướng Bắc- Nam đướng kinh tuyến ngồi thực địa Lúc địa hình địa vật thực địa. .. giáo trình trắc địa giúp sinh viên củng cố tồn lý thuyết đo đạc thành lập đồ, sử dụng đồ Kế thừa tiêu kỹ thuật Bộ Tài nguyên Môi trường, tài liệu hướng dẫn thực hành trường Đại học Mỏ địa chất,... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 iii iv LỜI NÓI ĐẦU Trắc địa môn học sở, nhằm cung cấp cho người học kiến thức đo đạc, thành lập đồ, sử dụng đồ ứng dụng chuyên môn Tài liệu hướng dẫn thực hành