Xỏc định tọa độ một điểm trờn bản đồ

II. Nội dung chớnh phần lý thuyết (15 tiết)

4.2.2. Xỏc định tọa độ một điểm trờn bản đồ

Như chỳng ta biết việc xỏc định chớnh xỏc tọa độ của một điểm trờn bản đồ là hết sức cần thiết, đặc biệt với những cụng nghệ mới như hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Việc xỏc định chớnh xỏc một điểm cú ý nghĩa vụ cựng quan trọng trong cụng tỏc thiết kế cỏc cụng trỡnh. Thực tế, bản đồ địa hỡnh là hỡnh vẽ thu nhỏ biểu diễn cỏc yếu tố địa vật và địa hỡnh lờn trờn bản đồ theo quy luật toỏn học nhất định. Tất cả cỏc loại bản đồ địa hỡnh đều cú lưới tọa độ (kể cả tọa độ địa lý hay tọa độ vuụng gúc…), bởi vậy việc xỏc định tọa độ của một điểm trờn bản đồ trở nờn hết sức đơn giản. Núi chung khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn ta dựng hệ tọa độ vuụng gúc, trờn cỏc tờ bản đồ đều ghi chỳ tọa độ ở gúc khung tờ bản đồ. Vỡ vậy cú thể dựng compa, thước tỷ lệ đo cỏc đoạn vuụng gúc từ điểm cần xỏc định tới cạnh của ụ lưới tọa độ chứa điểm đú. 4.3. Tớnh toỏn trờn bản đồ

4.3.1. Tớnh độ dài

4.3.1.1. Cỏc dụng cụ thường dựng khi sử dụng bản đồ trong phũng

Muốn sử dụng bản đồ t rong phũng vào cỏc việc xỏc định độ dài, độ cao, độ dốc, cần phải cú cỏc dụng cụ chuyờn dựng như: cỏc loại thước tỷ lệ để xỏc định độ dài nằm ngang và thước đo đường cong ở trờn bản đồ.

* Thước tỷ lệ thẳng:

Cấu tạo cơ bản của thước tỷ lệ thẳng dựng cho bản đồ là những đoạn thẳng liờn tiếp bằng nhau. Mỗi đoạn gọi là "đơn vị cơ bản", độ dài của một đơn vị cơ bản phải chọn sao cho nú tương ứng với một độ dài chẵn ngoài mặt đất để dễ nội suy. 0m 100m 100m 200m 300m 220 M N

53 Bài giảng ĐO ĐẠC

Vớ dụ: Hỡnh 4-01 là thước tỷ lệ 1: 5000. Đơn vị cơ bản của nú bằng 2cm tương ứng với độ dài 100m ở mặt đất.

Đoạn đầu của thước ở phớa trỏi chia làm 10 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số như hỡnh vẽ. Sử dụng com pa đo đoạn thẳng đo trờn bản đồ và giữ nguyờn khẩu độ com pa, đặt lờn thước tỷ lệ thẳng sao cho một đầu của com pa trựng với trị số trũn trục nằm ở bờn phải vạch khụng (0), cũn đầu kia là phần lẻ nằm ở bờn trỏi vạch khụng (0) (hỡnh 4-01) cú độ dài nằm ngang của đoạn thẳng MN = 220 m.

Thước tỷ lệ thẳng độ chớnh xỏc khụng cao vỡ khi khoảng cỏch cú số lẻ bằng 1/10 đơn vị cơ bản thỡ chỉ ước lượng lấy kết quả.

* Thước tỷ lệ xiờn

Hỡnh 4-01 là thước tỷ lệ xiờn dựng cho bản đồ tỷ lệ 1:5000. Cũng như thước tỷ lệ thẳng, đoạn đơn vị cơ bản đầu tiờn theo chiều ngang và chiều đứng chia thành 10 phần đều nhau.

Theo hỡnh 4-01, xuất phỏt từ tam giỏc đồng dạng, tỡm được độ dài của đoạn thẳng nhỏ nhất trờn thước hay cũn gọi là độ chớnh xỏc của thước tỷ lệ. Với tỷ lệ 1:5000 đoạn AB = 2 cm trờn giấy thỡ t = 1m ở mặt đất. Số ghi trờn thước là độ dài nằm ngang ở mặt đất cú đơn vị là một.

Muốn đo độ dài MN trờn bản đồ, đặt hai đầu compa đo trựng với hai điểm M, N rồi lựa cỏch đặt compa lờn thước tỷ lệ, sao cho hai đầu compa trựng với một đoạn trờn thước.

Như vậy đọc số trờn thước tỷ lệ xiờn theo trỡnh tự là:

Hỡnh 4-01. Cấu tạo thước tỷ lệ thẳng tỷ lệ 1:5.000

100m 0m 100m 200m 300m

213m

Hỡnh 4-02. Cấu tạo thước tỷ lệ xiờn

M N

54 Bài giảng ĐO ĐẠC

- Phần chẵn trăm một dọc bờn phải vạch (0) - Phần chẵn chục một dọc bờn trỏi vạch (0)

- Phần một và lẻ một dọc ngay trờn cột đứng tại vạch (0)

Theo cấu tạo của hai loại thước tỷ lệ thẳng chỉ chớnh xỏc tới 1:10 đơn vị cơ bản, cũn thước tỷ lệ xiờn cú độ chớnh xỏc tới 1:100 đơn vị cơ bản.

* Mỏy đo độ dài trờn bản đồ: Để xỏc định độ dài trờn bản đồ hiện nay người ta dựng mỏy đo độ dài. Nguyờn lý cấu tạo mỏy rất đơn giản, gồm cú: một bỏnh răng truyền chuyển động đến một chiếc kim, chiếc kim này cú tõm quột ở giữa cỏc vũng trũn đồng tõm vẽ ngay trờn mặt mỏy, bỏn kớnh và khoảng chia cũng như cỏch chia số trờn mỗi vũng trũn, phụ thuộc vào cỏc loại tỷ lệ khỏc nhau được ghi trực tiếp ngay trờn mỗi vũng trũn tương ứng với nú.

Khi sử dụng, chỉ cần đưa bỏnh xe của mỏy di động từ đầu đến cuối đường thẳng hoặc đường cong.

Căn cứ vào số đọc trờn bảng dọc số của mỏy, tuỳ theo tỷ lệ sẽ biết được độ dài quóng đường cần đo.

4.3.1.2. Xỏc định độ dài một đoạn trờn bản đồ

Muốn xỏc định độ dài một đoạn thẳng trờn bản đồ cú thể dựng compa đo, bấm hai đầu của đoạn thẳng rồi đặt lờn thước tỷ lệ, đọc được ngay độ dài nằm ngang tương ứng ở ngoài mặt đất. Cũng cú thể dựng compa đo bấm trực tiếp lờn thước kẻ mm, rồi nhõn trị số đo được với mẫu số tỷ lệ bản đồ. Trường hợp biết toạ độ vuụng gúc của hai điểm đầu đường thẳng, cú thể tớnh ra độ dài đường thẳng đú (giải bài toỏn nghịch).

Muốn đo độ dài một đường cong trờn bản đồ, người ta thường chia đường cong đú ra nhiều đoạn ngắn coi như đoạn thẳng, tiến hành đo trực tiếp

55 Bài giảng ĐO ĐẠC

từng đoạn rồi lấy tổng lại. Hiện nay để đo đường cong trờn bản đồ thường sử dụng mỏy đo độ dài

Khi sử dụng chỉ cần đưa bỏnh xe của mỏy di động bỏm sỏt từ đầu đến cuối đường cong, tuỳ theo tỷ lệ bản đồ sẽ đọc được độ dài quóng đường định đo. 4.3.2. Tớnh độ dốc

Nếu muốn xỏc định độ dốc một cỏch chớnh xỏc của địa hỡnh theo một hướng nào đú, nhất là đối với những khu vực cú địa hỡnh phức tạp thỡ phải tiến hành vẽ mặt cắt địa hỡnh theo hướng đó định. Nội dung đó được giới thiệu ở phần trờn. Để tiện sử dụng, người ta đó vẽ biểu đồ tương quan giữa khoảng cao đều và gúc hoặc độ dốc được gọi là thước độ dốc.

Muốn biết gúc dốc mặt đất giữa 2 đường đồng mức tại 1 nơi nào đú, thỡ đo khoảng cỏch S giữa 2 đường đồng mức rồi đặt đoạn S lờn biểu đồ theo hướng trục đứng và đọc trị số gúc dốc trờn trục ngang.

Nếu muốn biết độ dốc mặt đất tớnh theo phần trăm hoặc phần nghỡn, cũng đo khoảng cỏch S giữa 2 đường đồng mức, đặt đoạn S lờn biểu đồ độ dốc theo hướng trục đứng rồi đọc trị số độ dốc trờn trục ngang.

i = tg = h/a a = h.cotg

Để tiện sử dụng người ta chế tạo ra thước đo độ dốc sau (hỡnh 4-06):

a cotga a’(mm) a cotga a’(mm)

50 11,43 2,29 300 1.732 0,346 100 5,67 1,134 350 1.428 0,286 150 3,73 0,746 400 1.192 0,238 200 2,75 0,549 450 1 0,2 250 2,14 0,429 Vớ dụ: Trờn bản đồ 1: 10.000 cú h = 2 m a’= 0,2 mm cotga

56 Bài giảng ĐO ĐẠC

4.3.3. Tớnh độ cao

Như ta đó núi tại chương 1, ở cỏc phương phỏp biểu diễn địa hỡnh thỡ phương phỏp biểu diễn bằng đường đồng mức là ưu việt hơn bởi chỳng cú thể xỏc định được độ cao bất kỳ của một điểm nào trờn bản đồ, mà cỏc phương phỏp khỏc khụng cú được. Vậy, để xỏc định độ cao một điểm trờn bản đồ địa hỡnh ta tiến hành như sau:

Muốn xỏc định độ cao một điểm trờn bản đồ, phải dựa vào vị trớ tương đối của điểm đú so với cỏc đường đồng mức gần nú.

Vớ dụ: Trờn hỡnh 4-05 khoảng cao đều của đường đồng mức là 10m. Điểm A nằm giữa đường đồng mức 230 m và đường đồng mức 240 m. Nếu coi giữa 2 đường đồng mức cú địa hỡnh biến đổi đều. ở đõy h là khoảng cao đều, trong trường hợp này h = 10 m. Việc xỏc định độ cao của điểm A rất đơn giản, bằng cỏch ta đo khoảng cỏch thực trờn bản đồ theo hướng dốc nhất (đường gần như vuụng gúc) giữa hai đường đồng mức 230 m và đường 240 m đi qua điểm A. Kết quả đo được 1 cm tương ứng chờnh cao 10m, sau đo ta đo từ đường đồng mức 230 m đến điểm A giả sử được 0,5 cm tương ứng là 5 m. Vậy độ cao của điểm A sẽ bằng: 230 m + 5 m = 235 m.

Hỡnh 4-04. Thước đo độ dốc

A

Hỡnh 4-05. Đo độ cao điểm A

A B' B  a h a) i a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 b)  a 00 10 20 30 40 50 80 100 200 c)

57 Bài giảng ĐO ĐẠC

4.3.4. Tớnh diện tớch

Trong cụng tỏc kỹ thuật núi chung và điều tra quy hoạch rừng núi riờng, thường phải đo diện tớch một khu vực trờn bản đồ. Như ngày nay, việc ỏp dụng khoa học kĩ thuật, mỏy múc để đo diện tớch rừng ngoài thực địa là khỏ đơn giản và nhanh. Tuy nhiờn, cú những nơi mà ta khụng cú điều kiện, khả năng thực tế để đo đếm mà sử dụng bản đồ để xỏc định diện tớch thỡ cú thể sử dụng những phương phỏp cơ bản như sau:

4.3.4.1. Phương phỏp hỡnh học

Phương phỏp hỡnh học được sử dụng cho trường hợp, diện tớch cần đo được bao quanh bởi những đường thẳng. Khi đú, chia diện tớch thành những hỡnh cú dạng cơ bản như tam giỏc, chữ nhật … rồi tiến hành đo cỏc yếu tố chiều dài cạnh và độ cao của từng hỡnh, dựng cụng thức toỏn để tỡm ra diện tớch mỗi hỡnh. Sau đú, cộng diện tớch cỏc hỡnh lại đem nhõn với bỡnh phương mẫu số tỷ lệ bản đồ, sẽ được diện tớch của khu vực đú ngoài thực địa.

4.3.4.2. Phương phỏp giải tớch

Chỳng ta biết tại bất kỳ điểm nào trờn mặt đất đều cú tọa độ. Để tớnh diện tớch hỡnh cú tọa độ tại cỏc điểm 1,2,3,4,5 ta làm như sau: Toạ độ cỏc đỉnh ta đỏnh số theo chiều thuận kim đồng hồ, khi đú diện tớch được tớnh theo cụng thức:

Hay Từ cụng thức trờn ta cũng cú thể viết:

2A = x1y2 + x2y3 + x3y4 +…+ xn-1yn + xny1 - x2y1 – x3y2 – x4y3 -…- x1yn

Vớ dụ :

Tớnh diện tớch của đa giỏc theo số liệu sau :

Đỉnh đa giỏc 1 2 3 4 5

X(m) 300 800 1200 100 400

Y(m) 300 400 600 1000 1200

Áp dụng cụng thức ta cú :

2A = x1(y2 - y5) + x2 (y3 -y1) + x3 (y4 - y2) + x4(y5 - y3) + x5(y1- y4) Thay số vào cụng thức ta cú diện tớch đa giỏc trờn ta tớnh được 250.000 m2

4.3.4.3. Phương phỏp lưới ụ vuụng

      n i i i i y y x A 1 1 1 ) ( 2 1 ) ( 2 1 1 1 1       n i i i i x x y A

58 Bài giảng ĐO ĐẠC

Dựng tờ giấy can cú kẻ ụ vuụng đặt lờn hỡnh cần đo, đếm số ụ nằm trong hỡnh, biết diện tớch mỗi ụ, sẽ tớnh được diện tớch của hỡnh. Khi đếm ụ ở vựng biờn thường gặp cỏc ụ thiếu cần ước lượng cỏc ụ thiếu, gần nhau để dồn thành ụ đủ.

Trong thực tế, thường kết hợp với giấy búng mờ với giấy kẻ ly để đo diện tớch trờn bản đồ như sau:

Đặt giấy búng mờ lờn bản đồ, can chu vi hỡnh cần đo rồi đem tờ giấy đó can chu vi hỡnh cần đo đặt lờn tờ giấy kẻ ụ

ly và tiến hành đếm ụ như nội dung trờn. Gọi tổng số ụ đếm được ở trong hỡnh cần đo là N.

Diện tớch mỗi ụ tương ứng ở ngoài thực địa là s, thỡ tổng diện tớch toàn khu vực được xỏc định theo cụng thức

S = N.s

Nếu s' là diện tớch mừi ụ ở trờn giấy thỡ ta cú

S = N.s'.M2

Trong đú: M là mẫu số tỷ lệ bản đồ.

4.3.4.4. Phương phỏp phõn mảnh dài

Trờn tờ giấy búng mờ kẻ cỏc đường song song cỏch đều nhau một đoạn là d, kẻ cỏc đường nằm giữa mỗi dải bằng nột đứt đoạn rồi đặt tờ giấy búng mờ đú lờn hỡnh cần đo (hỡnh 4-07)

Trờn hỡnh 4-07, tiến hành đo độ dài nằm giữa mỗi dải là li

Gọi diện tớch mỗi dải chắn bởi chu vi hỡnh cần đo là

si, cú độ lớn tương đương với diện tớch của một hỡnh chữ nhật cú kớch thước dài, rộng là li và d

Vậy: si = d. li Diện tớch hỡnh cần đo là:

Hỡnh 4.06. Lưới đo diện tớch

Hỡnh 4-07. Lưới đo phõn mảnh dài

d

1

59 Bài giảng ĐO ĐẠC

S' = si = d . li + N

Diện tớch tương ứng ở ngoài thực địa của hỡnh cần đo là: S = S'. M2 = (d. li + n) . M2 Trong đú: M: Mẫu số tỷ lệ bản đồ

N: Diện tớch dư ở trờn giấy tự ước lượng S': Diện tớch khu vực đo ở trờn giấy

S: Diện tớch khu vực đo tương ứng ở ngoài thực địa

4.3.4.5. Đo diện tớch bằng mỏy

Mỏy đo diện tớch là dụng cụ ỏp dụng nguyờn tắc cơ học, để xỏc định diện tớch của một hỡnh bất kỳ trờn bỡnh đồ hoặc bản đồ.

Thụng thường dựng là mỏy đo diện tớch LASICO, tuy nhiờn do sai số lớn nờn hiện nay ớt sử dụng. Vỡ vậy, khi cần cú thể tham khảo sỏch giỏo trỡnh “Đo đạc lõm nghiệp”.

Ngày nay việc ứng dụng cụng nghệ GPS, GIS vào trong đo đạc cũng giỳp ta cú thể tớnh diện tớch một cỏch nhanh nhất và hiệu quả nhất.

4.4. Xỏc định lưu vực nước

4.4.1. í nghĩa xỏc định lưu vực nước

Để phũng lũ lụt, đồng thời để cú nước tưới cho đồng ruộng, hay là cụng trỡnh thuỷ điện... ta cần đắp cỏc đập nước thớch hợp ngăn dũng nước tạo thành hồ chứa nước. Đặc biệt để bảo tồn cỏc di tớch danh lam thắng cảnh như hồ Ba Bể, hồ Thỏc Bà, duy trỡ nguồn nước như hồ thuỷ điện Hoà Bỡnh... thỡ việc trồng rừng phũng hộ là rất cần thiết. Vậy, xỏc định ranh giới lưu vực giỳp cho ta xỏc định được diện tớch rừng phũng hộ cần bảo vệ và phỏt triển. Bờn cạnh đú giỳp cho cỏc nhà nghiờn cứu cú thể tớnh được lượng nước chứa trong hồ và đưa ra cỏc dự bỏo được mức độ lờn xuống của nước hồ.

4.4.2. Phương phỏp xỏc định Bờn cạnh cỏc yếu tố địa Bờn cạnh cỏc yếu tố địa hỡnh cần xỏc định như dụng, khe, sườn, đỉnh… thỡ việc xỏc định yếu tố lưu vực trờn bản đồ địa hỡnh cú ý nghĩa vụ cựng quan trọng trong lõm nghiệp. Ngày nay, việc quy hoạch cỏc rừng phũng hộ núi

60 Bài giảng ĐO ĐẠC

chung đặc biệt là rừng phũng hộ đầu nguồn núi riờng, đũi hỏi mỗi cỏn bộ kỹ sư lõm nghiệp cần xỏc định được

lưu vực của một khu rừng phũng hộ. Nếu chỳng ta xỏc định chớnh xỏc lưu vực thỡ việc quy hoạch rừng phũng hộ cú ý nghĩa thiết thực cao đồng thời giảm chi phớ về tài chớnh.

Thực chất cỏc dự ỏn của lõm nghiệp đều quan tõm cụng tỏc bảo tồn, cụng tỏc phũng hộ, chớnh vỡ vậy hầu hết người ta đều dựa vào cỏc yếu tố địa hỡnh để xỏc định tầm quan trọng của cỏc khu vực liờn quan đến vựng dự ỏn.

Để xỏc định được lưu vực của một hồ nước (hồ Thỏc Bà, hồ thuỷ điện Hoà Bỡnh, hồ Nỳi Cốc, hồ Ba Bể…), hay một con đập nào đú, chỳng ta phải quan tõm đến cỏc yếu tố địa hỡnh. Trước hết, ta phải xỏc định rừ cỏc dạng địa hỡnh cơ bản: đồi nỳi, lũng chảo, dụng, khe và yờn ngựa… chõn, sườn,đỉnh. Dựa vào bản đồ địa hỡnh đú ta tiến hành xỏc định lưu vực cho một đập nước hay một hồ chứa nước bằng cỏch xỏc định toàn bộ diện tớch cú đường tập trung nước (khe hay trũng mỏng) đổ về đú. Căn cứ vào cỏc yếu tố địa hỡnh như đỉnh đồi, dụng và sườn đồi (hỡnh 4.08).

4.5. Thiết kế đường ụ tụ lõm nghiệp

4.5.1. í nghĩa thiết kế đường ụ tụ lõm nghiệp

Trong sản xuất kinh doanh lõm nghiệp, việc thiết kế cỏc cụng trỡnh lõm nghiệp phục vụ là cần thiết, trong đú cụng trỡnh đường ụ tụ lõm nghiệp là hết sức quan trọng bởi:

- Giỳp cho chỳng ta xỏc định được tuyến đường hợp lý phục vụ vận