Để đảm bảo chất l−ợng bản đồ ở các vùng hoặc ở các khu vực khác nhau. Trong một quốc gia là t−ơng tự nhau nh− nhau, ng−ời ta phải xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng và độ cao nhà n−ớc.
Để đảm bảo chất l−ợng bản đồ của một vùng hoặc một khu vực nào đó có độ chính xác nh− nhau, ng−ời ta phải xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng và độ cao đo vẽ.
Nhìn chung cả 2 loại hệ thống khống chế trên đều có ph−ơng pháp và cách làm t−ơng tự nhau, chúng chỉ khác nhau ở độ cao chính xác của công tác đo đạc. Đối với hệ thống khống chế mặt bằng và độ cao nhà n−ớc ng−ời ta phải đo đạc với độ chính xác cao hơn, chặt chẽ hơn.
Nh− vậy, hệ thống khống chế mặt bằng và độ cao thực chất là tập hợp các điểm đ−ợc bố trí đều trên khu vực cần tiến hành rồi đ−ợc xác định quan hệ với nhau theo một dạng nhất định. Từ đây, ng−ời ta tiến hành đo góc và đo dài. Từ kết quả đo tiến hành hiệu chỉnh theo những điều kiện nhất định. Sau hiệu chỉnh ng−ời ta tính ra toạ của các điểm.
L−ới khống chế trắc địa ở n−ớc ta th−ờng chia làm 3 dạng: l−ới Nhà n−ớc, l−ới khu vực (chêm dày) và l−ới đo vẽ.
+ L−ới khống chế mặt bằng Nhà n−ớc đ−ợc xây dựng thành mạng tam giác (với 4 cấp, độ chính xác giảm dần, từ cấp I đến cấp IV). Các điểm của l−ới
khống chế Nhà n−ớc là cơ sở để xây dựng các l−ới chêm dày cũng nh− phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học.
4.1. L−ới khống chế mặt bằng 4.1.1. Khái niệm
Chỉ tiêu kỹ thuật Cấp I Cấp I Cấp I Cấp I
Chiều dài cạnh tam giác (km) 20 30 720 510 26 Sai số t−ơng đối đo cạnh đáy
000. . 400 1 000 . 400 1 000 . 400 1 000 . 400 1
Sai số trung ph−ơng đo góc 0"7 1"00 1"5 2"5
Góc nhỏ nhất tam giác 300 300 300 250
+ L−ới khống chế khu vực là l−ới điểm bổ sung, tăng mật độ các điểm khống chế cho từng khu vực. L−ới khống chế khu vực có thể là l−ới giải tích hoặc đ−ờng chuyền đa giác cấp I và II.
+ L−ới khống chế đo vẽ là cơ sở trực tiếp phục vụ cho đo vẽ lập bản đồ, nó đ−ợc xây dựng d−ới dạng đ−ờng chuyền hình vẽ, l−ới tam giác nhỏ, giao hội điểm…
Mật độ các điểm khống chế tuỳ thuộc vào tỷ lệ cần đo vẽ - Đo vẽ tỷ lệ 1/5000 cần 4 điểm/1km2
- Đo vẽ tỷ lệ 1/2000 cần 12 điểm/1km2
- Đo vẽ tỷ lệ 1/1000 cần 16 điểm/1km2
4.1.2. Ph−ơng pháp
Hiện nay để xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng, ng−ời ta th−ờng sử dụng 2 ph−ơng pháp cơ bản:
- Ph−ơng pháp tam giác - Ph−ơng pháp đ−ờng chuyền a. Ph−ơng pháp tam giác
Các điểm đ−ợc xác lập quan hệ với nhau bởi các tam giác nối tiếp nhau. Nh−ng khi đo đạc lại chia thành 2 dạng: tam giác đo góc, tam giác đo cạnh.
- Ph−ơng pháp tam giác đo góc: ng−ời ta đo tất cả các góc trong tam giác và chỉ đo một số cạnh. Thông th−ờng chỉ đo một cạnh là có thể đủ để tính toán. Song để kiểm tra chất l−ợng đo, ng−ời ta sử dụng một số cạnh xác dịnh.
- Với ph−ơng pháp tam giác đo cạnh, ng−ời ta đo chiều dài tất cả các cạnh của tam giác và đo 1 số góc nhất định. Những góc này có tác dụng kiểm tra chất l−ợng đo cạnh.
Trong 2 ph−ơng pháp tam giác kể trên, tr−ớc đây khi các máy đo dài bằng sóng điện từ ch−a ra đời. Cho nên ng−ời ta th−ờng sử dụng ph−ơng pháp đo góc.
Nh−ng đến hiện nay ph−ơng pháp đo cạnh lại có phần đ−ợc sử dụng nhiều hơn, đặc biệt là khi xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng nhà n−ớc.
b. Ph−ơng pháp đ−ờng chuyền
Trong ph−ơng pháp đ−ờng chuyền, các điểm đ−ợc bố trí nối tiếp nhau bao phủ khu vực cần xác định.
Trong đ−ờng chuyền, ng−ời ta chia thành 3 dạng + Đ−ờng chuyền khép kín
+ Đ−ờng chuyền giữa 2 điểm đã biết tr−ớc + Đ−ờng chuyền tự do
Khi xây dựng hệ thống khống chế theo ph−ơng pháp đ−ờng chuyền. Ng−ời ta phải đo chiều dài tất cả các cạnh và các góc.
Từ kết quả đo ng−ời ta mới tiến hành tính toán hiệu chỉnh và tính toạ độ các điểm. Nhìn chung ph−ơng pháp tam giác th−ờng đ−ợc sử dụng khi xây dựng hẹ thống khống chế mặt bằng Nhà n−ớc.
Còn ph−ơng pháp đ−ờng chuyền đ−ợc sử dụng khi xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ.
c. Giao hội điểm
Để xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng thông th−ờng ng−ời ta dùng ph−ơng pháp tam giác và ph−ơng pháp đ−ờng chuyền. Nh−ng trong một số tr−ờng hợp ng−ời ta còn dùng ph−ơng pháp giao hội. Tuy nhiên, ph−ơng pháp giao hội th−ờng chỉ đ−ợc sử dụng để xác định thêm một số điểm mà hai ph−ơng pháp trên ch−a xác định đ−ợc
Giao hội có nhiều cách khác nhau, tuỳ thuộc vào việc s− dụng máu móc và bố trí cách đo
d. Giao hội thuận:
Đây là ph−ơng pháp giao hội ng−ời ta xác định thêm 1 điểm dựa vào 2 điểm đã biết. Gỉa sử có 2 điểm A và B đã biết tr−ớc ( XA, YA), ( XB, YB). Chúng ta cần xác định thêm P. Tr−ờng hợp này ng−ời ta sử dụng máy ( hình vẽ)
Đặt tại 2 điểm A và B để đo 2 góc α và β từ những yếu tố này và những yếu tố đã biết, ng−ời ta tính toạ độ P theo công thức sau:
YP = YA + ∆ YAP
Trong đó: ∆ XAP = SAP . cosαAP
∆ YAP = SAP . sinαAP
Để xác định đ−ợc chiều dài từ A --> P là SAP và góc định h−ớng αAP chúng ta dựa vào toạ độ A và B
Từ tọa độ A & B đã biêt ta tính đựoc chiều dài của AB
SAB = 2 2 ) ( ) (XA−XB + YA −YB = ∆X2AB +∆Y2AB tg αAB = AB AB X Y ∆ ∆ -->αAB = arc tg AB AB Y X ∆ ∆ Khi đã có lAB là SAB ta sử dụng công thức: ) sin( sin . sin sin β γ γ γ → = + = AB AB P AB S AP S S P=1800−(β +γ) T−ơng tự: αAP =αAB −β e. Giao hội cạnh:
Đây là ph−ơng pháp giao hội ng−ời ta sử dụng máy kinh vĩ để xác định toạ độ 1 điểm dựa vào 2 điểm đã biết bằng cách đặt máy tại 1 điểm đã biết và 1 điểm cần xác định để đo góc αvà β. Sau đó tính toán t−ơng tự nh− giao hội thuận. VD: Biết A,B,β,γ,ε
f. Giao hội nghịch
Đây là ph−ơng pháp giao hội ng−ời ta các định 3 điểm dã biết. Gứa sử có 3 điểm A, B, C đã biết
Khi đó ng−ời ta dựa vào 3 điểm này để xác định điểm thứ t− P bằng cách đặt máy tại P để đo góc ε,θ
Trên cơ sở số liệu đã đo và số liệu đã biết, ng−ời ta tính toạ độ P nh− sau: Tr−ớc hết dựa vào toạ độ A, C, B ng−ời ta tính ra SAB,, SBC, αAB,αBC
ABC =1800−(αAB −αBC)
Từ đây ng−ời ta tính đ−ợc góc ABC Sau đó đặt góc PAC = ϕ
PCB = γ Rồi viết đ−ợc đẳng thức sau: 0 360 = + + + +θ γ ϕ ε ABC (1)
Tiếp tục ta tính cạnh BP theo tam giác thứ nhất và cạnh AP.
Kết hợp (1) và (2) tính đ−ợc ϕ và γ.
Từ đây ta sẽ tính đ−ợc toạ độ điểm P theo ph−ơng pháp giao hội thuận. Ngày nay để xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng, ng−ời ta còn sử dụng hệ thống định vị GPS để đo và xác định toạ độ các điểm.
4.1.3. Xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ theo ph−ơng pháp tam giác
Để xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng phục vụ đo cho việc đo vẽ bản đồ của một vùng nào đó, ng−ời ta phải trải qua các giai đoạn sau:
a. Công tác chuẩn bị
Trong b−ớc này, ng−ời ta phải chuẩn bị máy móc. Máy đo, bảng biểu ghi chép. Ngoài ra, còn phải làm một số công việc sau:
- Thiết kế hệ thống khống chế mặt bằng trên bản đồ tỷ lệ của khu vực đó. Tuỳ thuộc vào diện tích đo vẽ to hoặc nhỏ mà việc thiết kế hình dạng của hệ thống khống chế theo những hình dạng khác nhau. ) 1 ( sin . sin . sin sin sin sin sin sin sin sin BP sin sin sin sin θ γ ε α θ γ ε ϕ θ γ θ γ ε γ ϕ ε AB BC BC BC BP BC AB BP BP SAB = ⇒ = = → = = → = sin ABsin vậy
+ Có thể là các tam giác nối tiếp nhau. + Hoặc có thể là các tam giác chung đỉnh.
- Sau khi thiết kế xong trên bản đồ cần đi ra thực tế để xem những điểm đã thiết kế. Sau đó đánh dấu các điểm này vào các mốc bằng gỗ hoặc bằng bê tông.
b. Công tác đo đạc
Trong b−ớc này, ng−ời ta tiến hành đo góc và đo dài tuỳ theo ph−ơng pháp chọn là: ph−ơng pháp tam giác đo góc hay tam giác đo cạnh, mà sử dụng đo tất cả các góc hoặc các cạnh.
+ Nếu là tam giác đo góc thì đo tất cả các góc và một số cạnh. + Nếu là tam giác đo cạnh thì đo tất cả các cạnh và một số góc.
- Sau khi đo xong cần đánh giá chất l−ợng các phép đo. Ngoài ra, để sử dụng việc tính toán toạ độ thì phải đo góc định h−ớng của một hoặc một số cạnh.
c. Công tác tính toán hiệu chỉnh
Sau khi đo xong cần tính toán theo những điều kiện nhất định nh−: + Tổng tất cả các góc tam giác phải = 1800
+ Tổng tất cả các góc tam giác tại một điểm = 3600. + Từ một cạnh tính ra cạnh đã biết phải bằng chính nó.
Sau khi tính toán hiệu chỉnh xong cần phải tính các số liệu về chiều dài cạnh, góc định h−ớng và tọa độ các điểm.
Công thức tính toạ độ các điểm đều có h−ớng chung. Xi+1 = Xi + ∆Xi,i+1
Yi+1 = Yi + ∆Yi,i+1
4.1.4. Xây dựng hệ thống khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ theo ph−ơng pháp đ−ờng chuyền.
a. Công tác chuẩn bị (giống 4.1.3) b. Công tác đo đạc
Khác với ph−ơng pháp tam giác là ng−ời ta chỉ đo góc hoặc cạnh tuỳ theo ph−ơng pháp tam giác đo góc hay đo cạnh. Nh−ng với ph−ơng pháp này, ng−ời ta phải đo tất cả các góc và tất cả các cạnh của đ−ờng chuyền.
c. Công tác tính toán hiệu chỉnh:
Tuỳ thuộc vào hình dạng của loại đ−ờng chuyền mà việc tính toán hiệu chỉnh rất khác nhau:
+ Với đ−ờng chuyền khép kín thì ng−ời ta hiệu chỉnh các góc tr−ớc theo điều kiện: Tổng các góc đo – (n 2 ).1800 = 0.
Sau đó mới hiệu chỉnh đến điều kiện toạ độ. XA + ∑∆Xi = XA
YA + ∑∆Yi = YA → ∑∆Xi = 0 ∑∆Yi = 0
Trong đó: ∆X = S cos α
∆Y = S sin α
+ Đối với loại đ−ờng chuyền thứ 2: giữa 2 điểm đã biết A và B, A (XA; YA); B (XB, YB) thì việc tính toán hiệu chỉnh đ−ợc thực hiện nh− sau:
Đầu tiên theo góc định h−ớng: từ góc định h−ớng đầu: αđầu đã biết theo các góc β đo tính ra αcuối. Yêu cầu phải bằng αcuói đã cho.
Ph−ơng trình tổng quát đ−ợc viết d−ới dạng:
αđầu± n 1800
± ∑βi = αcuói
βi mang dấu – khi nằm phía phải, dấu + khi nằm phía trái.
Song do các góc βi có sai số nên điều kiện trên th−ờng không thoả mãn. Vì vậy, ta phải hiệu chỉnh , sau khi hiệu chỉnh điều kiện này ta phải tiếp tục hiệu chỉnh điều kiện sau:
XA + ∑X = XB ∑X = S cos α
YA + ∑Y = YB ∑Y = S sinα
Trong đó các góc α đã đ−ợc hiệu chỉnh. Do vậy, nếu điều kiện trên không đ−ợc thoả mãn thì sai số chủ yếu là do đo khoảng cách S gây ra. Vì vậy, ở đây ng−ời ta hiệu chỉnh theo khoảng cách S.
+ Riêng với loại đ−ờng chuyền thứ 3 là đ−ờng chuyền tự do.
Do không đ−ợc khống chế bởi điều kiện nào cho nên chúng ta không phải tính toán hiệu chỉnh. Vì vậy, từ những kết quả đo ng−ời ta tính ngay ra toạ độ các điểm theo công thức chung đã biết.
X1 = XA + ∆XA1Y1 = YA + ∆YA1