2.3.1. Khỏi quỏt về lưới tọa độ địa chớnh
Lưới khống chế địa chớnh là lưới khống chế mặt bằng được thành lập trờn cỏc vựng lónh thổ khỏc nhau nhằm mục đớch chủ yếu để đo vẽ bản đồ địa
17
chớnh tỷ lệ 1: 5000; 1: 2000; 1: 1000 ở cỏc vựng nụng thụn và tỷ lệ 1: 500; 1: 200 ở cỏc vựng đụ thị.
Lưới khống chế địa chớnh được tớnh toỏn trong hệ tọa độ nhà nước, dựng cỏc điểm tọa độ nhà nước hạng cao làm điểm khởi tớnh. Khi xõy dựng lưới tọa độ địa chớnh cần đo nối với cỏc điểm khống chế nhà nước.
Hiện nay, lưới tọa độ địa chớnh hạng I, hạng II phủ trựm toàn bộ lónh thổ quốc gia, được đo đạc với độ chớnh xỏc cao, đó được xử lý tổng hợp với cỏc số liệu khỏc nờn đảm bảo tớnh thống nhất và hệ thống trờn phạm vi cả nước. Lưới tọa độ hạng III và hạng IV đó được xõy dựng ở một số vựng , đảm bảo độ chớnh xỏc và mật độ điểm để đo vẽ bản đồ địa chớnh ở khu vực nụng thụn và đất lõm nghiệp. Tuy nhiờn vai trũ thực tế của lưới tọa độ này bị hạn chế vỡ mất mỏt và hư hỏng nhiều.
Lưới tọa độ địa chớnh được xỏc định nhờ 3 cấp trung gian dựa vào lưới hạng I và lưới hạng II nhà nước đú là: Địa chớnh cơ sở, địa chớnh cấp 1, địa chớnh cấp 2 sau đú phỏt triển bằng lưới đo vẽ 1 hoặc 2 cấp.
Hiện nay lưới địa chớnh cơ sở được xõy dựng bằng cụng nghệ GPS cũn lưới địa chớnh cấp thấp hơn dựng phương phỏp đường truyền đo cạnh bằng mỏy toàn đạc điện tử.
2.3.2. Những yờu cầu kĩ thuật cơ bản của lưới đường chuyền kinh vĩ
Lưới kinh vĩ được thiết kế phải tuõn theo cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của quy phạm hiện hành chiều dài tuyến, sai số khộp gúc, sai số khộp tương đối đường chuyền tuõn theo bảng sau:
18
Bảng 2.2: Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của đường chuyền kinh vĩ
TT Tỷ lệ bản đồ [S] max (m) mβ (″) fS/[S] KV1 KV2 KV KV2 KV1 KV2 1 Khu vực đụ thị 1:500, 1:1000, 1:2000 600 300 15 15 1:4000 1:2500 2 Khu vực nụng thụn 1:1000 900 500 15 15 1:4000 1:2000 1:2000 2000 1000 15 15 1:4000 1:2000 1:5000 4000 2000 15 15 1:4000 1:2000 1:10000 - 1:250000 8000 6000 15 15 1:4000 1:2000
(Nguồn: Bộ Tài nguyờn và Mụi trường 2005) Ghi chỳ: KV1 là đường chuyền kinh vĩ 1
Với lưới đường chuyền, chiều dài lớn nhất từ điểm gốc đến điểm nỳt, giữa cỏc điểm nỳt giữa cỏc điểm nỳt phải nhỏ hơn 2/3 chiều dài đường chuyền đó quy định ở bảng trờn.
Chiều dài cạnh đường chuyền khụng quỏ 400m và khụng ngắn 20m. Chiều dài cạnh liền kề nhau của đường chuyền khụng chờnh nhau quỏ 2,5 lần, số cạnh trong đường chuyền khụng quỏ 15 cạnh cho tỷ lệ từ 1/500 đến 1/5000.
Sai số trung phương đo cạnh đường chuyền sau bỡnh sai khụng lớn hơn 0,05m;
Sai số khộp gúc trong đường chuyền khụng quỏ đại lượng: fβ =2mβ√n
Trong đú : - mβ là sai số trung phương đo gúc; - n là số gúc đường chuyền.
19
Gúc trong lưới khống chế đo vẽ dựng mỏy toàn đạc điện tử cú độ chớnh xỏc từ 3"ữ 5" thỡ đo một lần đo, chờnh lệch giữa hai nữa lần đo và chờnh lệch hướng qui “0” phải nhỏ hơn hoặc băng 20".
Cạnh lưới đường chuyền kinh vĩ đo hai lần riờng biệt, chờnh lệch giữa cỏc lần đo ≤ 2a (a là hằng số của mỏy đo).
Chờnh cao đo hai lần cựng với đo cạnh ngang chờnh lệch giữa đo đi và đo về phải nhỏ hơn ± 100√ɒL mm (L là chiều dài tớnh theo km).
2.3.3. Thành lập đường chuyền kinh vĩ
Lưới khống chế đo vẽ được xõy dựng dựa vào cỏc điểm cơ sở, điểm địa chớnh của khu đo.
Lưới khống chế đo vẽ được thành lập để phục vụ trực tiếp cho việc đo vẽ chi tiết, thành lập bản đồ địa chớnh. Lưới được đo dẫn đồng thời cả toạ độ và độ cao, cú hai cấp hạng lưới và lưới kinh vĩ cấp 1 và lưới kinh vĩ cấp 2.
Lưới kinh vĩ cấp 1 được phỏt triển từ cỏc điểm cú toạ độ chớnh xỏc từ điểm địa chớnh trở lờn.
Lưới kinh vĩ cấp 2 được phỏt triển từ cỏc điểm cú toạ độ, độ cao cú độ chớnh xỏc từ điểm kinh vĩ cấp 1 trở lờn.
2.4. Đo vẽ chi tiết, thành lập bản đồ
2.4.1. Đo chi tiết và xử lý số liệu
Để đo vẽ chi tiết cỏc đối tượng dạng điểm, tuyến, khối. Làm cơ sở số liệu thành lập bản đồ địa chớnh chớnh quy, hiện nay cú rất nhiều phương phỏp đo như. Phương phỏp GPS động, phương phỏp giao hội cạnh, phương phỏp giao hội gúc, phương phỏp toạ độ cực, vv ... Nhưng với khối lượng điểm chi tiết nhiều và đũi hỏi độ chớnh xỏc cao và thường được ỏp dụng nhiều nhất đú là phương phỏp toạ độ cực tốc độ nhanh và hiệu quả nhất.
20
2.4.1.1. Phương phỏp đo toạđộ cực cỏc điểm chi tiết:
Trờn thực tế cú 2 điểm khống chế đó cú toạ độ, độ cao phục vụ cho việc đo chi tiết ( điểm A01, A02), ta đặt mỏy tại điểm khống chế A01, cõn bằng mỏy đưa tõm mỏy trựng với tõm điểm A01. Tại điểm A02 ta dựng tiờu được định tõm bằng tõm quang học, mỏy ở điểm A01 quay ống kớnh ngắm vào tõm tiờu A02 và đưa bàn độ bằng về 000
00’ 00’’ ta đo kiểm tra lại chiều dài từ đểm A01 đến điểm A02. Quay mỏy về điểm chi tiết cần đo ta đo ra được gúc ngang, gúc đứng chiều dài . Tất cả cỏc số liệu đo được ghi vào bộ nhớ riờng của mỏy toàn đạc điện tử
2.4.1.2. Phương phỏp tớnh toạđộđiểm chi tiết:
Toạ độ cỏc điểm chi tiết được tớnh theo cụng thức sau: XP = XA1 + ∆XA1-P
YP = YA1 + ∆YA1-P Trong đú ∆XA1-P = Cos αA1 - P * S
∆YA1-P = Sin αA1 - P * S
2.4.2 Phương phỏp đo vẽ bản đồ địa chớnh bằng mỏy toàn đạc điện tử
2.4.2.1. Đặc điểm và chức năng của mỏy toàn đạc điện tử trong đo vẽ chi tiết
Mỏy toàn đạc điện tử ( Total Station ) cho phộp ta giải quyết nhiều bài toỏn trắc địa, địa chớnh, địa hỡnh và cụng trỡnh, ở đõy trong đề tài tốt nghiệp Em chỉ trỡnh bày những vấn đề liờn quan đến việc đo vẽ bản đồ địa chớnh.
Cấu tạo của mỏy toàn đạc điện tử là sự ghộp nối giữa 3 khối chớnh là mỏy đo xa điện tử EDM, mỏy kinh vĩ số DT với bộ vi sử lý trung tõm CPU.( Central Processing Unit- Micropocessor ).
21
Đặc trưng cơ bản của khối EDM là xỏc định khoảng cỏch nghiờng D từ điểm đặt mỏy đến điểm đặt gương phản xạ ( điểm chi tiết ), cũn đối với kinh vĩ số DT là cỏc định trị số hướng ngang ( hay gúc bằng β) và gúc đứng v (hay thiờn đỉnh z ). Bộ vi xử lý CPU cho phộp nhập cỏc dữ liệu như hằng số mỏy( K), số liệu khớ tượng mụi trường đo ( nhiệt độ, ỏp xuất), toạ độ và độ cao ( X,Y,H ) của trạm đặt mỏy và của điểm định hướng, chiều cao mỏy( im), chiều cao gương (lg). Nhờ sự trợ giỳp của cỏc phần mềm tiện ớch cài đặt trong CPU mà với cỏc dữ liệu trờn sẽ cho ta số liệu toạ độ và độ cao của điểm chi tiết. Số liệu này cú thể được hiển thị trờn màn hỡnh tinh thể, hoặc lưu trữ trong bộ nhớ trong ( RAM- Random Access Memory ) hoặc bộ nhớ ngoài ( gọi là field book- sổ tay điện tử ) và sau đú được trỳt qua mỏy tớnh. Việc biờn tập bản đồ gốc được thực hiện nhờ cỏc phần mềm chuyờn dụng của cỏc thụng tin địa lý ( GIS ) cài đặt trong mỏy tớnh.
2.4.2.2. Quy trỡnh đo vẽ chi tiết và sử lý số liệu tại mỏy toàn đạc điện tử
a. Cụng tỏc chuẩn bị mỏy múc
Tại một trạm đo cần cú một mỏy toàn đạc điện tử, một bộ nhiệt kế và ỏp kế (cú một số mỏy tự cảm ứng mà khụng cần đo nhiệt độ, ỏp xuất ), một thước thộp 2m để đo chiều cao mỏy và gương phản xạ. Tại điểm định hướng, để đảm bảo độ chớnh xỏc phải cú giỏ ba chõn gắn bảng ngắm hoặc gương phản xạ với bộ cõn bằng dọi tõm quang học. Tại cỏc điểm chi tiết cú thể dựng gương sào. Cỏc mỏy múc thiết bị phải được kiểm nghiệm và điều chỉnh.
b. Trỡnh tự đo
Tại điểm định hướng B, tiến hành cõn bằng và dọi tõm chớnh xỏc bảng ngắm hoặc gương.
22
- Tiến hành cõn bằng và định tõm mỏy ( đưa mỏy trựng với tõm mốc ). Lắp ắc quy, mở mỏy và khởi động mỏy, kiểm tra chế độ cõn bằng điện tử. Đặt chế độ đo và đơn vị đo.
- Đưa ống kớnh ngắm chớnh xỏc điểm định hướng B. Bằng cỏc phớm chức năng nhập cỏc số liệu như hằng số ( K), nhiệt độ (t0), ỏp xuất( P), toạ độ và độ cao điểm trạm đo A ( XA,YA,HA), toạ độ điểm định hướng B ( XB,YB), chiều cao mỏy im, chiều cao gương sào (lg). Đưa trị số hướng mở đầu về 0000'00".
- Quay ống kớnh về ngắn tõm gương sào tại điểm chi tiết 1. lỳc này mỏy sẽ tự động đo và nhập dữ liệu vào CPU cỏc trị số khoảng cỏch nghiờng DA1, gúc bằng β1( kẹp giữa hướng mở đầu AB và hướng A1) và gúc đứng v1( hoặc gúc thiờn đỉnh z1).
c. Nguyờn tắc xử lý Số liệu trong CPU.
Với cỏc lệnh được thực hiện trờn bàn phớm của mỏy, bộ xử lý CPU bằng cỏc phần mềm tiện ớch lần lượt thực hiện cỏc bài toỏn sau:
Tớnh số gia toạ độ giữa điểm trạm mỏy A và điểm định hướng B: ∆XAB= XB - XA
23 Tớnh gúc định hướng của cạnh mở đầu:
αSAB= artg
AB YAB
∆Χ ∆ Tớnh gúc định hướng của cạnh SA1.
αSA1= αSAB+ β1 ( Vỡ trị số hướng mở đầu BC đó đạt 00
00'00"). - Chuyển cạnh nghiờng DA1 về trị số cạnh ngang SA1:
SA1 = DA1cosv1 hoặc SA1= DA1sinz1
- Tớnh số gia toạ độ giữa điểm đặt mỏy A và điểm chi tiết 1: ∆XA1= SA1cos αSA1
∆YA1= SA1sinαSA1 Tớnh toạ độ mặt phẳng của điểm chi tiết 1:
X1= XA+ ∆XA1 Y1= YA+ ∆XA1
- Tớnh chờnh cao giữa điểm đặt mỏy A và điểm chi tiết 1: HA1= SA1tgv+v1+ im- lg
Hoặc HA1= SA1cotgZ1+ im- lg
- Tớnh độ cao điểm chi tiết 1:
H1= HA+hA1
Như vậy số liệu toạ độ khụng gian ba chiều ( x,y,H) của điểm chi tiết 1 được CPU tự động tớnh toỏn. Số liệu này cú thể được biểu thị trờn màn hỡnh tinh thể hoặc lưu giữ trong bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài ( Field book ).
24
2.5. Ứng dụng một số phần mềm tin học trong biờn tập bản đồ địa chớnh
2.5.1. Phần mềm MicroStation, Mapping Office
Mapping office là một phần mềm mới nhất của tập đoàn Intergraph bao gồm cỏc phần mềm cụng cụ phục vụ cho việc xõy dựng và duy trỡ toàn bộ cỏc đối tượng địa lý thuộc một trong hai dạng dữ liệu đồ họa và phi đồ họa sử dụng trong hệ thống thụng tin địa lý GIS và bản đồ chạy trờn hệ điều hành DOS/WINDOW.
Mapping office gồm 5 phần mềm ứng dụng được tớch hợp trong một mụi trường đồ họa thống nhất, phục vụ cho việc thu thập và duy trỡ dữ liệu, cỏc phần mềm thành phần đú là.
- MicroStation là mụi trường đồ hoạ làm nền để chạy cỏc modul phần mềm ứng dụng khỏc như: GEOVEC, IRASB, IRASC, MSFC, MRFClean, MRFFlag, FAMIS.... Cỏc cụng cụ của MicroStation được sử dụng để số hoỏ cỏc đối tượng trờn nền ảnh quột (raster), sửa chữa, biờn tập dữ liệu và trỡnh bày bản đồ. MicroStation cú một giao diện đồ hoạ bao gồm nhiều cửa sổ, menu, bảng cụng cụ, cỏc cụng cụ làm việc với đối tượng đồ hoạ đầy đủ và mạnh giỳp thao tỏc với dữ liệu đồ hoạ nhanh chúng, đơn giản, thuận lợi cho người sử dụng.
- MGE sử dụng cho việc thu thập duy trỡ dữ liệu, tạo cỏc bản đồ chuyờn đề, hỏi đỏp, phõn tớch vựng và phõn tớch khụng gian. Cơ sở dữ liệu được xõy dựng trờn nền ngụn ngữ hỏi đỏp SQL. Mge-pc cú thể chạy cựng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ dụng khỏc như D – base, Foxpro, hoặc cỏc hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL thụng dụng khỏc trờn thị trường.
- I/rasc: Cung cấp đầy đủ cỏc chức năng phục vụ cho việc hiển thị và sử lý ảnh hàng khụng, ảnh viễn thỏm thụng qua mỏy quột ảnh hoặc trực tiếp nếu là ảnh số. I/rasc cho phộp người sử dụng cựng một lỳc cú thể kết hợp điều khiển và thao tỏc với cả hai dạng dữ liệu raster và vector. Khả năng này rất tốt khi người sử dụng tiến hành số húa trờn màn hỡnh.
25
- I/rasb: Là hệ phần mềm hiển thị và biờn tập dữ liệu raster (ảnh đen trắng – Black and White Image).Cỏc cụng cụ trong I/RasB sử dụng để làm sạch cỏc ảnh được quột vào từ cỏc tài liệu cũ, cập nhật cỏc bản vẽ cũ bằng cỏc thụng tin mới, phục vụ cho phần mềm vector húa bỏn tự động, I/Geovec. Chuyển đổi dữ liệu dạng raster sang vector. I/RasB cũng cho phộp người sử dụng đồng thời thao tỏc với cả hai dạng dữ liệu raster và vector trong cựng một mụi trường.
- I/Geovec: là phần mềm chuyờn thực hiện việc chuyển đổi bỏn tự động dữ liệu raster (dạng Binary ) sang vecter sang cỏc đối tượng. Với cụng nghệ dượt đường bỏn tự động cao cấp, I/geovec giảm được rất nhiều thời gian cho quỏ trỡnh xử lý chuyển đổi tài liệu cũ sang dạng số. I/geovec thiết kế với giao diện ngưới dựng rất thuận tiện.
2.5.2. Phần mềm famis
2.5.2.1.Giới thiệu chung
"Phần mềm tớch hợp cho đo vẽ và bản đồ địa chớnh (Field Work and Cadastral Mapping Intergrated Software - FAMIS)" là một phần mềm nằm
trong Hệ thống phần mềm chuẩn thống nhất trong ngành địa chớnh phục vụ lập bản đồ và hồ sơ địa chớnh.
FAMIS cú khả năng xử lý số liệu đo ngoại nghiệp, xõy dựng, xử lý và quản lý bản đồ địa chớnh số. Phần mềm đảm nhiệm cụng đoạn từ sau khi đo vẽ ngoại nghiệp cho đến hoàn chỉnh một hệ thống bản đồ địa chớnh số. Cơ sở dữ liệu bản đồ địa chớnh kết hợp với cơ sở dữ liệu hồ sơ địa chớnh để thành một cơ sở dữ liệu về bản đồ và hồ sơ địa chớnh thống nhất. Phần mềm tuõn theo cỏc qui định của Luật Đất đai 2003 hiện hành, phiờn bản mới nhất hiện nay là FAMIS được phỏt hành trong năm 2006.
2.5.2.2. Cỏc chức năng của phần mềm FAMIS
Cỏc chức năng của phần mềm FAMIS được chia làm 2 nhúm lớn: Cỏc chức năng làm việc với số liệu đo đạc mặt đất
26
Cỏc chức năng làm việc với bản đồ địa chớnh
2.5.2.3. Cỏc chức năng làm việc với số liệu đo đạc mặt đất
a. Quản lý khu đo: FAMIS quản lý cỏc số liệu đo theo khu đo. Một đơn
vị hành chớnh cú thể được chia thành nhiều khu đo. Số liệu đo trong 1 khu cú thể lưu trong 1 hoặc nhiều file dữ liệu. Người dựng cú thể tự quản lý toàn bộ cỏc file dữ liệu của mỡnh một cỏch đơn giản, trỏnh nhầm lẫn.
b. Đọc và tớnh toỏn tọa độ của số liệu trị đo: Trị đo được lấy vào theo những nguồn tạo số liệu phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay:
- Từ cỏc sổ đo điện tử (Electronic Field Book) của SOKKIA, TOPCON. - Từ Card nhớ
- Từ cỏc số liệu đo thủ cụng được ghi trong sổ đo.
- Từ phần mềm xử lý trị đo phổ biến SDR của DATACOM.
c. Giao diện hiển thị, sửa chữa rất tiện lợi, mềm dẻo: FAMIS cung cấp
hai phương phỏp để hiển thị, tra cứu và sửa chữa trị đo.
- Phương phỏp 1: qua giao diện tương tỏc đồ họa màn hỡnh. Người dựng chọn trực tiếp từng đối tượng cần sửa chữa qua hiển thị của nú trờn màn hỡnh.
- Phương phỏp 2: qua bảng danh sỏch cỏc trị đo. Mỗi một trị đo tương ứng với một bản ghi trong bảng này.
d. Cụng cụ tớch toỏn: FAMIS cung cấp rất đầy đủ, phong phỳ cỏc cụng cụ
tớnh toỏn: giao hội (thuận nghịch), vẽ theo hướng vuụng gúc, điểm giao, dúng hướng, cắt cạnh thửa... Cỏc cụng cụ thực hiện đơn giản, kết quả chớnh xỏc. Cỏc