Giáo trình Trắc địa (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Trình độ CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

GIÁO TRÌNH

Trắc địa
NGHỀ KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Trình độ trung cấp/cao đẳng
(Ban hành theo quyết định số: 568 /QĐ – CĐN ngày 21 tháng 5 năm 2018
của hiệu trưởng trường cao đẳng nghề An Giang)

Năm 2018


1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

LỜI GIỚI THIỆU

Trắc địa là một trong các mơđun của chương trình đào tạo trình độ Cao
đẳng nghề Kỹ thuật Xây dựng tại Trường Cao đẳng nghề An Giang. Bởi vậy, việc
biên soạn giáo trình Trắc địa để phục vụ công tác dạy và học là cần thiết.
Nội dung của giáo trình gồm các vấn đề sau:

- Bài 1: Khái niệm chung về công tác trắc địa
- Bài 2: Giới thiệu máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình.
- Bài 3: Đo dài (Đo khoảng cách).
- Bài 4: Đo góc.
- Bài 5: Đo độ cao.
- Bài 6: Bố trí cơng trình.

Đối tượng phục vụ của giáo trình là sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Kỹ
thuật Xây dựng Trường Cao đẳng nghề An Giang. Trắc địa là một chuyên môn kỹ
thuật cần thiết trong tất cả các giai đoạn: khảo sát, thiết kế, thi cơng và khai thác
cơng trình. Giáo trình sẽ rất có ích đối với sinh viên trong quá trình học tập và
công tác sau này.

Mặc dù đã cố gắng biên soạn các nội dung vừa ngắn, đầy đủ vừa đảm bảo
nội dung phù hợp với chun ngành nhưng khơng khỏi có những sai sót, mong q
thầy cơ, q đồng nghiệp bỏ qua và đóng góp ý kiến cho nội dung giáo trình ngày
càng được tốt hơn
An Giang, ngày

tháng năm 2018

Cải biên ( chỉnh sữa lần 1)
Phan Phú Lộc


2
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

TRANG

LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................ 1
MỤC LỤC ............................................................................................................ 2
Bài 1: Khái niệm chung về công tác trắc địa…………………………………….4
I. Đối tượng mơn học……………………………………………………………….4
I.1 Định Nghĩa……………………………………………………………………...4

I.2 Nhiệm Vụ……………………………………………………………………….4
I. 3 Vai trị của trắc địa đối với ngành xây dựng cơ bản…………………………...4

a)Trắc địa phục vụ công tác thiết kế………………………………………………..4
b) Trắc địa phục vụ thi cơng cơng trình………………………………………...….4

II. HỆ QUY CHIẾU TRONG TRẮC ĐỊA…………………………………………4

II. 1.Mặt thủy chuẩn và hệ thống độ cao…………………………………………5

a) Geoid quả đất…………………………………………………………………….5
b) Hệ độ cao………………………………………………………………………...5

II. 2. Hệ quy chiếu tọa độ………………………………………………………...5

a) Ellip soid quả đất………………………………………………………………...5

b) Hệ tọa độ địa lý…………………………………………………………...……..5

III. Bản đồ địa hình…………………………………………………………………5

III.1.Định nghĩa…………………………………………………………………..5

III.2. Biểu diễn địa vật, địa hình trên bản đồ………………….……….…………6

a) Địa vật……………………………………………………………………...……6

b) Địa hình. ………………………………………………………………………...6

III.3. Sử dụng bản đồ. ………………………...……………………………………7
a) xác định độ dài một đường trên bản đồ. ……………………………………..…7

b) Xác định độ cao của một điểm trên bản đồ……………………………………...8

c. Đo diện tích trên bản đồ………………………………………………………….8

Bài 2: Giới thiệu máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình ...................................... 9
2.1. Khái niệm máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình .............................................. 9
2.2. Phân loại ....................................................................................................... 10

2.3. Cấu tạo .......................................................................................................... 11
2.4. Trình tự cân bằng máy thủy bình ................................................................... 13


3
2.5. Trình tự cân bằng máy kinh vĩ ....................................................................... 14

2.6. Trình tự cân bằng định tâm máy kinh vĩ ........................................................ 15

Bài 3 : Đo dài (Đo khoảng cách) ........................................................................ 16
3.1. Phân loại đo dài ............................................................................................. 16
3.2. Nguyên lý đo dài bằng máy có vạch ngắm và mia đứng ................................ 17
3.3. Trình tự đo dài ............................................................................................... 19

Bài 4: Đo góc ...................................................................................................... 21
4.1. Khái niệm đo góc .......................................................................................... 21

4.2. Nguyên lý đoc góc......................................................................................... 22

4.3. Trình tự đo góc bằng ..................................................................................... 22
4.4. Trình tự đo góc đứng ..................................................................................... 25

Bài 5: Đo độ cao .................................................................................................. 27
5.1. Khái niệm độ cao........................................................................................... 27
5.2. Nguyên lý đo cao........................................................................................... 27

5.3. Phương pháp đo cao hình học........................................................................ 27

5.4. Phương pháp đo cao lượng giác..................................................................... 28

Bài 6: Bố trí cơng trình ...................................................................................... 32
6.1. Khái niệm ...................................................................................................... 32

6.2. Bố trí các yếu tố cơ bản ................................................................................. 32
6.3. Các phương pháp bố trí điểm......................................................................... 33

6.4. Bố trí cơng trình ............................................................................................ 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 38


4

Bài 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA

((TC: 4 giờ. LT: 1giờ, thực hành 3 giờ )
A. MỤC TIÊU:

Sau khi học xong bài học này học sinh có khả năng: Hiểu được khái niệm cơ bản
nhất của công tác trắc địa.
B. NỘI DUNG:

I/ Đối tượng môn học:

1. Định nghĩa:
Trắc địa là một môn khoa học nghiên cứu về các phép đo tiến hành trên bề
mặt trái đất để xác định vị trí tương hỗ giữa các điểm cũng như hình dạng, kích
thước trái đất, thể hiện nó dưới dạng bản đồ, biểu đồ, mặt cắt…phục vụ cho công
tác quy hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu cơng trình.
2. Nhiệm vụ:
Tùy theo đối tượng, quy mơ và phương pháp nghiên cứu khác nhau mà trắc
địa được chia thành các chuyên ngành khác nhau.
Trắc địa cao cấp có phạm vi nghiên cứu rộng lớn mang tính tồn cầu hoặc
quốc gia. Nhiệm vụ của trắc địa cao cấp là xác định hình dạng, kích thước, trường
trọng lực trái đất; xây dựng hệ thống khống chế Nhà nước với độ chính xác cao
làm cơ sở trắc địa Quốc gia; nghiên cứu khoa học, nghiên cứu biến dạng vỏ trái
đất. Trắc địa cao cấp còn bao gồm cả trắc địa vệ tinh nghiên cứu đo đạc khơng gian
ngồi mặt đất và trắc địa biển.
3. Vai trò
a. Trắc địa phục vụ cơng tác thiết kế.
Trắc địa địa hình có nhiệm vụ nghiên cứu quy trình cơng nghệ đo vẽ bản đồ
địa hình mặt đất dùng trong các ngành điều tra, xây dựng cơ bản và quốc phịng.
Trắc địa ảnh cũng có nhiệm vụ nghiên cứu đo vẽ bản đồ địa hình, nhưng
tiến hành bằng cách chụp ảnh mặt đất bằng các máy ảnh đặc biệt từ máy bay, vệ
tinh hoặc ngay tại mặt đất; sau đó xử lý các tấm ảnh chụp được để thành lập bản

đồ.
Trắc địa cơng trình là trắc địa ứng dụng trong xây dựng cơng trình. Lĩnh vực
này, Trắc địa nghiên cứu phương pháp, phương tiện phục vụ thiết kế, thi công xây
dựng và theo dõi biến dạng cơng trình.
Trắc địa bản đồ có nhiệm vụ nghiên cứu các phương pháp chiếu bản đồ; các
phương pháp vẽ, biểu diễn, biên tập và in ấn bản đồ.
b. Trắc địa trong công tác thi công.
Công tác trắc địa phục vụ thi cơng xây lắp cơng trình, bao gồm: Thành lập
lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ bố trí chi tiết và thi cơng xây lắp cơng
trình. Kiểm tra kích thước hình học và căn chỉnh các kết cấu cơng trình, đo vẽ hồn
cơng cơng trình.
II. Hệ qui chiếu trong trắc địa:
1.Mặt thủy chuẩn và hệ thống độ cao:


5

a) Geoid quả đất:
- Khái niệm: Mực nước biển trung bình qua nhiều năm quan trắc ở một nơi nào
đó gọi là mực nước gốc)
- Tính chất: Thẳng góc với phương dây dọi.
- Công dụng: Dùng làm mặt chiếu khi đo vẽ bản đồ, làm mặt so sánh độ cao

giữa các điểm trên mặt đất.
- Địa điểm dùng làm mực nước gốc ở Việt nam: hòn Dấu, Đồ sơn, Hải phịng.
b) Hệ độ cao:
- Khái niệm: Là khoảng cách tính theo phương dây dọi từ điểm đó đến mực
nước gốc.
- Phân loại: Những điểm phía trên mực nước gốc có độ cao dương (+) và ngược
lại (-).

- Mực nước giả định là mực nước song song với mực nước gốc.
2.Hệ qui chiếu tọa độ:
Tọa độ địa lý của một điểm trên mặt đất:
Một số khái niệm:
- Hệ tọa độ địa lý của quả đất.
- Mặt phẳng kinh tuyến.
- Mặt phẳng xích đạo.
- Xích đạo.
- Kinh tuyến và kinh tuyến gốc.
- Vĩ tuyến.
III/ Bản đồ địa hình:
1.Định nghĩa :
Bản đồ địa hình là hình ảnh thủ nhỏ bề mặt đất lên tờ giấy theo quy luật toán
học, dùng qui tắc tổng hợp và hệ thống ký hiệu thống nhất. Bản đồ thường thể hiện
những phần mặt đất rộng lớn và có kể đến độ cong trái đất. Tỷ lệ bản đồ có thể thay


6

đổi ở những phần khác nhau của nó.
Bình đồ cũng là bản đồ. Tuy nhiên phạm vi thể hiện nhỏ hơn, khơng xét ảnh
hưởng độ cong trái đất và có tỷ lệ không đổi.
Tỷ lệ bản đồ là tỷ số giữa trị số chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ và chiều
dài tương ứng của nó trên mặt đất. Tỷ lệ bản đồ thường ký hiệu 1/ M luôn lấy tử số
bằng 1 còn mẫu số M thể hiện mức độ thu nhỏ chiều dài một đoạn thẳng ngoài mặt đất
lên bản đồ.
Người ta có thể phân loại bản đồ theo mục đích sử dụng và độ chính xác. Phân
loại theo mục đích sử dụng có bản đồ hành chính, bản đồ địa chính, bản đồ lâm
nghiệp, bản đồ quy hoạch, xây dựng, quốc phòng Phân loại theo tỷ lệ (độ chính
xác) có:

- Bản đồ tỷ lệ lớn: 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000;
- Bản đồ tỷ lệ trung bình: 1/10.000 , 1/25.000, 1/50.000;
- Bản đồ tỷ lệ nhỏ: 1/100.000, 1/200.000, 1/500.000, 1/106.
Bản đồ có thể được đo vẽ bằng phương pháp toàn bạc, bàn đạc và phương pháp
ảnh.
2. Biểu diễn địa vật, địa hình trên bản đồ
a) địa vật
Dùng hệ thống ký hiệu qui ước thống nhất do Cục đo đạc Bản đồ Nhà nước
biên soạn. Tùy theo tỷ lệ bản đồ và địa vật sẽ có những ký hiệu tương ứng. Có các
loại ký hiệu như: ký hiệu theo tỷ lệ, phi tỷ lệ, nửa tỷ lệ, chú thích và tơ mầu.
Ký hiệu theo tỷ lệ giữ ngun kích thước của đối tượng biểu diễn theo đúng
tỷ lệ bản đồ. Ký hiệu loại này dùng cho những địa vật có kích thước lớn, theo nó có
thể biết được vị trí và kích thước thực tế của đối tượng thể hiện.

Ký hiệu phi tỷ lệ dùng cho các địa vật có kích thước nhỏ nhưng có tầm quan
trọng nhưng khơng thể biễu diễn được theo tỷ lệ bản đồ. Ví dụ: điểm khống chế ∆,
Giếng, cột cây số, bia mộ, cây độc lập Ký hiệu loại này chỉ cho biết vị trí của đối
tượng thể hiện.
Ký hiệu nửa tỷ lệ kết hợp giữa hai loại ký hiệu trên, dùng cho các loại địa
vật hình tuyến. theo ký hiệu loại này thì chiều dài tuyến được thể hiện bằng loại ký
hiệu theo tỷ lệ còn chiều rộng thể hiện bằng ký hiệu phi tỷ lệ.
b/ Địa hình
Địa hình mặt đất bao gồm hình dáng bên ngồi của mặt đất như cao, thấp, lồi,
lõm, dốc, bằng phẳng. Người ta dùng đường đồng mức để biểu diễn những yếu tố ấy
của địa hình.
Đường đồng mức là giao tuyến giữa mặt đất tự nhiên với các mặt song song với
mặt thủy chuẩn gốc trái đất ở những độ cao khác nhau. Hiệu độ cao giữa hai đường
đồng mức kề nhau gọi là khoảng cao đều.
Tính chất đồng mức:
- Các điểm trên cùng một đường đồng mức đều có độ cao bằng nhau.

- Đường đồng mức là những đường cong, trơn, liên tục, khép kín và hầu như
không cắt nhau.
- Chỗ nào đường đồng mức thưa thì địa hình ở đó thoải, chỗ nào đường đồng


7
mức mau thì địa hình ở đó dốc. Chỗ nào các đường đồng mức trùng nhau địa hình ở
đó là vách đứng.
Để sử dụng bản đồ được thuận tiện, cứ cách 4 hoặc 5 đường đồng mức người
ta lại tô đậm một đường và ghi độ cao của nó hướng về phía đỉnh. Đường đồng mức
này gọi là đường đồng mức cái.
3.Sử dụng bản đồ:
a/ Định hướng bản đồ ngoài thực địa
Định hướng bằng địa vật dạng tuyến: có thể dùng tuyến đường bộ, đường
sắt, tuyến kênh mương để định hướng bản đồ. Thực chất của phương pháp này là
mang bản đồ ra thực địa tại vị trí rõ nét của địa vật dạng tuyến, xoay bản đồ sao cho
hướng địa vật dạng tuyến trên bản đồ trùng với hướng tương ứng của nó trên thực
địa, ta sẽ được bản đồ quay đúng hướng của nó.
- Định hướng bằng địa bàn: Để định hướng, ta đặt trên bản đồ một địa bàn sao cho
đường nối bắc - nam của nó song song với hướng bắc - nam của lưới ô vuông tọa độ
trên bản đồ. Xoay bản đồ để kim địa bàn trùng với đường nối bắc - Nam của địa bàn
thì bản đồ sẽ quay đúng hướng.
b/ Xác định chiều dài trên bản đồ
Để xác định chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ ta đo chiều dài đoạn thẳng
đó trên bản đồ rồi nhân với tỷ lệ bản đồ ta sẽ được chiều dài tương ứng của nó ngoài
thực địa.
Để xác định chiều dài một đoạn cong trên bản đồ ta vi phân đoạn cong sao cho các
đoạn này có thể xem như đoạn thẳng rồi đo các đoạn thẳng vi phân, lấy tổng nhân
với tỷ lệ bản đồ, ta sẽ được chiều dài đoạn cong.
Có thể xác định chiều dài đoạn cong bằng máy đo chiều dài: S = K ( Un - Uo).

Trong đó Uo số đọc ban đầu trên máy ứng với điểm đầu đoạn cong; Un : số đọc trên
máy sau khi cho bánh xe của máy chạy từ điểm đầu về tới điểm cuối đường cong; K:
giá trị một khoảng chia của máy.
c/ Xác định độ góc trên bản đồ
Giả sử cần phải xác định góc bằng (β) kẹp giữ hai đoạn thẳng OE Và OD trên
bản đồ (hình 7.5), vì phép chiếu bản đồ là phép chiếu đồng góc nên ta có thể dùng
thước đo độ đo trực tiếp góc (β) trên bản đồ.
Xác định góc định hướng của đường thẳng trên bản đồ: góc định hướng của
đường thẳng
trên bản đồ là góc bằng tính từ hướng bắc trục OX hoặc đường thẳng song song
với trục OX đến hướng đường thẳng, vì vậy cũng đo trực tiếp như đối với đo góc
bằng ( hình 7.5).
Góc bằng và góc định hướng có thể xác định thông qua việc đồ giải tọa độ
trên bản đồ.
d/ Xác định tọa độ một điểm trên bản đồ
Xác định toạ độ địa lý của một điểm: trên bản đồ có lưới kinh vĩ độ, giá trị
các đường kinh độ và vĩ độ biểu thị bởi các vạch đen, trắng trên bốn cạnh khung bản
đồ. Giả sử cần xác định toạ độ địa lý điểm M. Qua M ta kẻ một đường song song
với cạnh ô kinh tuyến và một đường kia song song với cạnh ô vĩ tuyến; từ tỷ lệ các
đoạn thẳng đo được ta sẽ xác định được toạ độ địa lý điểm A.
Xác định toạ độ vng góc của một điểm: tọa độ vng góc xác định trên bản


8
đồ định dựa vào lưới ô vuông tọa độ của bản đồ. Giả sử cầm xác định toạ độ vng
góc của điểm N (hình 7.5), qua điểm N ta kẻ hai đường thẳng cắt các cạnh ô vuông
chứa điểm N, dùng thước đo chiều dài các đoạn a, b, c, d, từ số liệu đo này ta xác
địng được tọa độ vng góc của điểm N:

e/ Xác định độ cao một điểm trên bản đồ

Trên bản đồ, độ cao các điểm được xác dựa vào đường đồng mức. Giả sử cần
phải xác đinh độ cao ba điểm A, B, C trên bản đồ ( hình7.5); vì điểm A nằm trên
đường đồng mức 10m, điểm C nằm trên đường đồng mức 5m nên chúng có độ
cao bằng chính độ cao đường đồng mức đó, tức là : HA = 10m, HC = 5m; cịn độ
cao điểm B thì phải nội suy.
g/ Đo diện tích trên bản đồ
Dùng compa đo đoạn thẳng nối giữa hai điểm nằm trên hai đường đồng
mức liền nhau. Đặt khẩu độ compa đo trên trục đứng thước đo độ dốc rồi dóng ra
đường cong tương ứng, chiếu điểm dóng xuống trục ngang ta sẽ được độ dốc địa
hình
h/ Xác định diện tích trên bản đồ
Giả sử cần phải xác định diện tích khu vực nào đó trên bản đồ, ta có thực
hiện theo phương pháp sau:
Phương pháp hình học
Khi diện tích cần xác định là một đa giác, ta chia đa giác thành những hình
có dạng hình học cơ bản như: hình tam giác, hình thang, hình vng , hình chữ
nhật. Đo các đại lượng cần thiết để tính diện tích các hình cơ bản đố rồi lấy tổng lại
ta sẽ có diện tích khu đo. Ví dụ tứ giác OEFD trên hình 7.5 được chia làm hai tam
giác FDO và FOE, đo các cạnh hoặc chiều cao, cạnh đáy hoặc hai cạnh và góc
kẹp...trực tiếp trên bản đồ như đã trình bày ở trên để tính diện tích hai tam giác này.
Từ đó tính được diện tích tứ giác.
Khi chu vi hình cần xác định diện tích có dạng cong bất kỳ, có thể dùng các
tấm đồ giải để xác định. Các tấm đồ giải làm bằng giấy bóng mờ, mica hoặc platíc.
Trên mặt các tấm này, người ta kẻ lưới ơ vng có diện tích các ơ xác định. Đặt tấm
đồ giải lên hình, đếm số ô vuông nguyên ở giữa và ước lượng để ghép các phần ô
vuông lẻ ở biên thành các ô vuông. Từ tổng các ô vông ta sẽ biết được diện tích
hình cần đo.
Xác định diện tích bằng phương pháp hình học nhanh, đơn giản tuy nhiên
độ chính xác thường thấp (sai số 5%).
Phương pháp giải tích

Khi khu vực cần xác định diện tích là một đa giác có toạ độ các đỉnh xác định,
ta có thể dùng cơng thức sau để tính diện tích :
Máy đo diện tích
Máy đo diện tích có bốn bộ phận chính: Cánh tay địn cực, cánh tay đòn quay,
bánh xe quy và bộ phận đọc số.
Cách đo: đặt kim quay tại điểm A trên chu vi hình cần đo, đọc số đọc
ban đầu u1 . Di chuyển kim quay trên chu vi cho đến khi trở lại đểm A, đọc được số
đọc u2 . Diện tích hình cần đo xác định theo cơng thức : S = c (u2 - u1) , trong đó c là
giá trị mỗi khoảng chia của máy đo diện tích được xác định bằng thực nghiệm (hình
7.7). Xác định diện tích bằng máy đo có sai số 0.5%.


9

BÀI 2:
GIỚI THIỆU MÁY KINH VĨ ĐIỆN TỬ; MÁY THỦY BÌNH
(TC: 4 giờ. LT: 1giờ - TH: 3 giờ)

A. MỤC TIÊU:

Sau khi học xong bài học này học sinh có khả năng:

- Sử dụng được máy thủy bình, máy kinh vĩ;

- Trình bày được trình tự cân bằng máy thủy bình, máy kinh vĩ;
- Cân bằng máy thủy bình, máy kinh vĩ đúng yêu cầu kỹ thuật;

- Nâng cao ý thức bảo quản thiết bị, vật tư thực hành; tác phong cơng nghiệp
và đảm bảo an tồn lao động.
B. NỘI DUNG:

1.1. Khái niệm về máy kinh vĩ; máy thủy bình
1.1.1. Máy kinh vĩ

Máy kinh vĩ là dụng cụ để đo góc bằng và góc đứng. Ngồi ra, nó cịn dùng
để đo dài, đo cao với độ chính xác thấp.


10

Máy kinh vĩ là loại máy cơ khí, quang học chính xác cao, đắt tiền nên cần
được bảo quản và sử dụng rất cẩn thận, đúng quy trình kỹ thuật. Khi vận chuyển
phải khốc máy trên lưng hay ơm máy trong lịng. Khơng được thơ bạo cưỡng bức
máy chuyển động.
1.1.2. Máy thủy bình

Máy thủy bình là dụng cụ tạo ra được tia nằm ngang, thỏa mãn nguyên lý đo
cao hình học.

Máy thủy bình cịn được gọi bằng: máy thủy chuẩn, máy thăng bằng hoặc
máy nivô.

1.2. Phân loại

1.2.1. Máy kinh vĩ

Theo cấu tạo, máy kinh vĩ được chia làm ba loại: máy kinh vĩ kim loại, máy
kinh vĩ quang học và máy kinh vĩ điện tử
Theo độ chính xác, máy kinh vĩ được chia ra làm ba loại: chính xác cao,
chính xác vừa, chính xác thấp.
1.2.2. Máy thủy bình

Theo độ chính xác phân ra làm:

- Máy thủy bình chính xác cao: có mh = (0,5 ÷ 1,0)mm/1Km.
- Máy thủy bình chính xác vừa: có mh = (4 ÷ 8)mm/1Km.


11
- Máy thủy bình chính xác thấp: có mh = (15 ÷ 30)mm/1Km.
Theo bản chất trục ngắm và cách đọc số phân ra làm:
- Máy thủy bình trục ngắm quang học.
- Máy thủy bình trục ngắm laze.
- Máy thủy bình điện tử.

1.3. Cấu tạo

1.3.1. Máy kinh vĩ

Cấu tạo của máy kinh vĩ gồm các bộ phận chính sau đây:

- Ống kính: Trong trắc địa, vật thể quan sát thường ở cách xa người. Vật
càng xa thì góc nhìn càng bé, càng khó phân biệt. Để ngắm rõ và chính xác tới các
vật ở xa, người ta sử dụng ống kính của máy trắc địa. Hiện nay ống kính trong máy
trắc địa có độ phóng đại từ 15 đến 50 lần, tầm ngắn từ 2 mét trở ra;
- Vành độ ngang, vành độ đứng, bộ phận đọc số;

- Ống thủy là bộ phận làm căn cứ để đưa một đường thẳng, một mặt phẳng
về vị trí đặc biệt nằm ngang hay thẳng đứng (theo dây dọi). Có hai loại ống thủy là
ống thủy dài và ống thủy tròn;
- Các loại ốc khóa, ốc vi động, ốc cân máy:

+ Ốc nối: để nối đế máy với chân máy. Ốc nối thường được gắn vào đầu
chân máy.


12

+ Ốc liên kết: để liên kết đế máy với đầu máy. Nó phải thường xuyên được
vặn chặt. Trong quá trình thực hành học sinh, sinh viên khơng được sử dụng ốc
này.

+ Ốc cân máy: có ba ốc cân máy, chúng có tác dụng đưa trục đứng của máy
về vị trí thẳng đứng. Bình thường các ốc cân máy phải ở trạng thái trung gian.

+ Ốc khóa ngang ống kính: có
tác dụng hãm hay mở ống kính theo phương ngang (sang phải, sang trái).

+ Ốc vi động ngang ống kính: có tác dụng quay ống kính một chút sang trái
hay sang phải. Phải nhớ hãm ốc khóa ngang ống kính trước khi muốn sử dụng ốc
vi động ngang ống kính.
+ Ốc khóa đứng ống kính: có tác dụng hãm hay mở ống kính theo phương
thẳng đứng (lên cao, xuống thấp).
+ Ốc vi động đứng ống kính: có tác dụng quay ống kính một chút ngước lên
cao hay chúi xuống thấp. Phải nhớ hãm ốc khóa đứng ống kính trước khi muốn sử
dụng ốc vi động đứng ống kính.
1.3.2. Máy thủy bình

Máy thủy bình gồm các bộ phận chính là:
- Ống kính:

13
+ Để tạo ra trục ngắm ngang, ngắm mục tiêu rõ và chính xác.

+ Cấu tạo: đầu ruồi và khe ngắm (ống ngắm sơ bộ), kính vật, kính mắt,
màng dây chữ thập, vịng xoay kính mắt, ốc điều ảnh.

+ Trục ngắm quang học: là đường thẳng đi qua tâm kính vật và trung tâm
màng dây chữ thập.
+ Muốn nhìn thấy màng dây chữ thập rõ nét: hãy vặn vòng xoay kính mắt
(phù hợp theo từng người)
+ Muốn nhìn thấy ảnh mục tiêu rõ ràng: hãy vặn ốc điều ảnh (phù hợp theo
cự ly từ máy đến từng mục tiêu).
sáng.
đứng.

+ Những tính năng kỹ thuật độ: phóng đại, vùng ngắm, tầm ngắm min, độ
- Ống thủy tròn:

+ Để cân bằng máy sơ bộ, là căn cứ để đưa một đường thẳng về vị trí thẳng
+ Cấu tạo tổng qt có dạng mặt chỏm cầu.
+ Điểm không là điểm giữa mặt chỏm cầu.

+ Khi bọt thủy trịn nằm ở điểm khơng thì trục của ống thủy tròn thẳng đứng
(trùng phương dây dọi).
+ Khi thấy bọt thủy nằm ngồi điểm khơng thì lúc này trục của ống thủy tròn
đã bị nghiêng đi. Muốn cho trục này về nằm ngang thì phải vặn các ốc cân bằng
máy thích họp sao cho bọt thủy chạy vào điểm không.
- Các ốc khống chế chuyển động: ốc nối, ốc cân máy, ốc vi động ngang.

1.4. Trình tự cân bằng máy thủy bình

1.4.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Chân ba:

- Máy thủy bình:

1.4.2. Trình tự thực hiện

1 cái

1 máy

- Bước 1: Dựng chân ba

Mở tất cả các khóa chân ba. Kéo chân ba lên một đoạn vừa với tầm ngắm
của người đo. Cố định định mũi chân ba vào nền đất, mặt chân ba phải tương đối
ngang bằng.
- Bước 2: Lắp máy vào chân ba

Mở hòm máy lấy máy ra và kiểm tra máy. Lắp máy vào chân ba và cố định
máy với chân ba nhờ ốc nối.
- Bước 3: Cân bằng sơ bộ


14
Điều chỉnh các chân của chân ba sao cho bọt nước trịn nằm gần vào điểm
khơng ống thủy trịn.
- Bước 4: Cân bằng chính xác

Điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho bọt nước trùng với điểm không của ống
thủy trịn.
- Bước 5: Quay máy kiểm tra.

1.5. Trình tự cân bằng máy kinh vĩ

1.5.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Chân ba:

- Máy kinh vĩ:

1.5.2. Trình tự thực hiện

1 cái

1 máy

- Bước 1: Dựng chân ba

Mở tất cả các khóa chân ba. Kéo chân ba lên một đoạn vừa với tầm ngắm
của người đo. Cố định định mũi chân ba vào nền đất, mặt chân ba phải tương đối
ngang bằng.
- Bước 2: Lắp máy vào chân ba

Mở hòm máy lấy máy ra và kiểm tra máy. Lắp máy vào chân ba và cố định
máy với chân ba nhờ ốc nối.
- Bước 3: Cân bằng sơ bộ

Điều chỉnh các chân của chân ba sao cho bọt nước tròn nằm gần vào điểm
khơng ống thủy trịn.

- Bước 4: Cân bằng chính xác

Điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho bọt nước trùng với điểm khơng của ống
thủy trịn. Quay máy lần lượt trùng với 3 mặt của đế máy điều chỉnh bọt nước dài
về tâm ống thủy dài.
- Bước 5: Quay máy kiểm tra.

1.6. Trình tự cân bằng định tâm máy kinh vĩ
1.6.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Chân ba:

1 cái

- Sơn dầu:

1 hộp

- Đinh thép:

1 hộp

- Máy kinh vĩ:
- Cọ sơn:

1.6.2. Trình tự thực hiện

- Bước 1: Định tâm sơ bộ

1 máy
1 cây

15
Dùng quả dọi hoặc điều chỉnh chân ba sao cho tâm điểm đo gần trùng với
tâm chân ba.
- Bước 2: Lắp máy vào chân ba
- Bước 3: Định tâm chính xác

Nhìn qua bộ phận định tâm quang học, điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho
tâm máy trùng chính xác tâm điểm cần đo.
- Bước 4: Cân bằng máy sơ bộ

- Bước 5: Cân bằng máy chính xác
đo

- Bước 6: Kiểm tra trạng thái cân bằng của máy, tâm máy và tâm điểm cần

+ Nếu máy cân bằng, tâm máy trùng với tâm điểm cần đo. Đạt yêu cầu tiến
hành đo.

+ Nếu không đảm bảo các yếu tố trên chúng ta tiến hành lặp lại các bước 3,
bước 4, bước 5, bước 6 đến khi đạt yêu cầu.
Câu hỏi:
1. Trình bày khái niệm máy kinh vĩ, máy thủy bình?
2. Nêu cấu tạo máy kinh vĩ, máy thủy bình?
3. Nêu trình tự cân bằng máy thủy bình?
4. Nêu trình tự cân bằng máy kinh vĩ?

5. Nêu trình tự cân bằng máy kinh vĩ có định tâm?

16

BÀI 3:
ĐO DÀI (KHOẢNG CÁCH)

(TC: 12 giờ. LT: 3 giờ - TH: 9 giờ )
A. MỤC TIÊU:

Sau khi học xong bài này người học có khả năng:

- Trình bày được trình tự đo khoảng cách bằng máy đo đạc;

- Đo được chiều dài ngồi thực địa hoặc ở các cơng trình xây dựng dân dụng
và cơng nghiệp bằng máy đo đạc;
- Sử dụng máy thủy bình, máy kinh vĩ kiểm tra chiều dài ngồi thực địa, ở
các cơng trình.
- Nâng cao ý thức bảo quản thiết bị, vật tư thực hành; tác phong cơng nghiệp
và đảm bảo an tồn lao động.
B. NỘI DUNG:

2.1. Phân loại đo dài

Đo dài (khoảng cách) là một trong những yếu tố để xác định vị trí khơng
gian của các điểm trên mặt đất tự nhiên. Đo dài là một dạng công tác đo cơ bản.
Trên hình biểu diễn A và B là hai điểm ở trên mặt đất tự nhiên. Qua A và B
dựng các đường vng góc đến mặt elipxơit trịn xoay Trái đất là A0 và B0
D = AB là khoảng cách nghiêng
d = A0B0 là khoảng cách bằng

2.1.1. Phân loại đo dài theo độ chính xác
- Đo dài chính xác cao

- Đo dài chính xác vừa

- Đo dài chính xác thấp


2.1.2. Phân loại đo dài theo dụng cụ đo

17

- Đo dài bằng các loại thước

- Đo dài bằng các loại máy đo xa quang học

- Máy đo xa bằng sóng vơ tuyến điện hay sóng ánh sáng

2.2. Ngun lý đo dài bằng máy có vạch ngắm và mia đứng

Máy có vạch ngắm xa là máy kinh vĩ hay máy thủy bình. Màng dây chữ thập
của chúng có thêm hai vạch đo xa trên (chỉ trên) và dưới (chỉ dưới), hai vạch này
nằm song song và đối xứng với vạch ngang của màng dây chữ thập.

Nguyên lý chung của máy đo xa quang học là dựa trên cơ sở tam giác vuông
hay cân.
2.2.1. Trường hợp tia ngắm nằm ngang

Giả sử trục ngắm nằm ngang. Các tia sáng song song với trục ngắm đi qua
các vạch đo xa a, b sau khi qua kính vật sẽ giao nhau tại tiêu điểm F và tiếp tục đến

gặp mia ở A và B. Từ các tam giác đồng dạng AFB và a’Fb’ có:


18

D1
f

n
p

Từ đó suy ra:

D1 

Khoảng cách D từ trục máy đến mia là:

f
n
p

D  D1  f  

D

Trong đó:

f
n ( f )
p

f - tiêu cự của kính vật;

p - khoảng cách giữa hai vạch ngắm đo xa;

n - khoảng cách trên mia chắn giữa hai tia sáng đi qua hai vạch đo xa.

Với mỗi máy cụ thể có f , p ,  cố định nên người ta ký hiệu:
K

f
gọi là hệ số máy đo xa (thường K = 100);
p

C  f  p gọi là hằng số máy đo xa

Khi ấy có:

D  Kn  C

Thường thì C rất bé, có thể bỏ qua được nên:
D = K.n

2.2.2. Trường hợp tia ngắm nằm nghiêng

Trong thực tế hay gặp trường hợp tia ngắm OQ nằm nghiêng một góc V so
với mặt phẳng nằm ngang. Giả sử có một mia A’B’ vng góc với trục ngắm OQ
thì khoảng cách nghiêng D = OQ theo trường hợp trên là:
D = Kn’

19

Nhưng thực tế chỉ có mia AB đặt thẳng đứng ở mia N, mia này khơng vng
góc với trục ngắm OQ
Vì góc β rất nhỏ nên có thể coi ba tia OQ, OA, OB song song với nhau, do
đó gần đúng có góc AA’Q = 1v
Góc A’QA = QOP = V (góc nhọn có cạnh tương ứng vng góc)
Tam giác vng A’QA có:
hay
Thay (2) vào (1) được:
thức:

n' n
 cos V
2 2
n' n cos V

(1)

(2)

(3)
Khoảng cách nằm ngang d tình từ tam giác vng PQO được tính bằng cơng
Thay (3) vào (4) được:

D  Kn cos V

d  D cos V

(4)

d  Kn cos 2 V  Kn(1  sin 2 V )  Kn  Kn sin 2 V
 d  Kn  D

Trong đó;

K - hệ số máy đo xa (thường K = 100);

n - khoảng cách chắn trên mia giữa hai vạch đo xa;

V - góc nghiêng của trục ngắm so với mặt phẳng nằm ngang;

D - số điều chỉnh, sẽ được tra theo Kn và V ở trong bảng lập sẵn.

2.3. Trình tự đo dài

2.3.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Chân ba:

1 cái

- Mia nhôm:

1 cây

- Máy kinh vĩ:

1 máy

- Sơn dầu:

1 hộp

- Đinh thép:

1 hộp

- Cọ sơn:

- Máy tính cá nhân

2.3.2. Trình tự thực hiện

1 cây

1 cái

- Bước 1: Cân bằng định tâm máy tại điểm thứ nhất
- Bước 2: Dựng mia tại điểm thứ hai


20
- Bước 3: Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất

Xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện roc
nét nhất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng người.
- Bước 4: Ngắm mục tiêu
+ Bắt mục tiêu sơ bộ:

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ trên ống kính. Xoay ống kính sang trái, sang
phải hay lên hoặc xuống để tìm mục tiêu. Hãm tất cả ốc khóa ngang và đứng. Vặn
ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất.
+ Bắt mục tiêu chính xác:

Vặn các ốc vi động ngang và vi động đứng tương ứng thích hợp để đưa
trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu cần ngắm.
- Bước 5: Đọc số liệu

Dựa vào lưới chữ thập của ống kính để đọc mia nhơm

Khi đọc mia nhơm theo thứ tự chỉ trên; chỉ giữa; chỉ dưới và phải đọc đủ 4
số (m; dm; cm; mm)
Ví dụ:

Chỉ trên:

1800

Chỉ dưới:

1200

Chỉ giữa: 1500

- Bước 6: Tính tốn số liệu vừa đo được
Câu hỏi:

1. Trình bày các cách phân loại đo dài?

2. Trình bày phương pháp đo dài khi tia ngắm nằm ngang?

3. Trình bày phương pháp đo dài khi tia ngắm nằm nghiêng?


21
4. Trình bày trình tự các bước đo dài?

BÀI 4:
ĐO GÓC

(TC: 8 giờ. LT: 2 giờ - TH: 6 giờ)
A. MỤC TIÊU:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được nguyên lý và trình tự đo góc bằng và góc đứng;

- Đo được góc bằng và góc đứng ngồi thực địa, hoặc ở các cơng trình xây
dựng dân dụng và cơng nghiệp bằng máy kinh vĩ, máy thủy bình;
- Sử dụng máy thủy bình, máy kinh vĩ kiểm tra góc bằng và góc đứng ngồi
thực địa, ở các cơng trình.
- Nâng cao ý thức bảo quản thiết bị, vật tư thực hành; tác phong công nghiệp
và đảm bảo an toàn lao động.
B. NỘI DUNG:

3.1. Khái niệm đo góc

Góc là một trong những yếu tố để xác định vị trí khơng gian một điểm trên
mặt đất tự nhiên. Vì vây, cần phải đo góc và đo góc là một cơng tác đo cơ bản.
Người ta phân biệt hai loại góc: góc bằng và góc đứng.

3.2. Nguyên lý đo góc

3.2.1. Nguyên lý đo góc bằng

Góc bằng β của hai hướng ngắm OA, OB trong không gian là góc phẳng của
nhị diện tạo bởi hai mặt phẳng thẳng đứng chứa hai hướng ngắm ấy. Nó có giá trị
từ 00 đến 3600.


22

3.2.2. Nguyên lý đo góc đứng

Góc đứng V của hướng ngắm OM là góc tạo bởi giữa đường thẳng OM với
mặt phẳng nằm ngang P. Nếu hướng ngắm OM nằm trên mặt phẳng P thì ta gán
cho góc đứng V giá trị dương (+), cịn nếu hướng ngắm ở phía dưới mặt phẳng
nằm ngang thì ta gán cho góc đứng V giá trị âm (-). Góc đứng V thay đổi từ 00 đến
900.

3.3. Trình tự đo góc bằng

3.3.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Chân ba:

1 cái

- Sơn dầu:

1 hộp

- Đinh thép:

1 hộp

- Cờ tiêu

2 cây

- Máy kinh vĩ:
- Cọ sơn:

- Máy tính cá nhân

3.3.2. Trình tự thực hiện

1 máy
1 cây

1 cái

- Bước 1: Cân bằng định tâm máy tại điểm O
- Bước 2: Đo thuận kính

 Xoay vịng chuẩn ngang và ống kính đến ngắm A
+ Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất

Xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện rõ
nét nhất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng người.

+ Bắt mục tiêu sơ bộ:

23

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ trên ống kính. Xoay ống kính sang trái, sang
phải hay lên hoặc xuống để tìm mục tiêu. Hãm tất cả ốc khóa ngang và đứng. Vặn
ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất.
+ Bắt mục tiêu chính xác:

Vặn các ốc vi động ngang và vi động đứng tương ứng thích hợp để đưa
trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu cần ngắm.
+ Đọc số trên vành độ ngang được a’

 Xoay vòng chuẩn ngang và ống kính đến ngắm B
+ Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất

Xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện rõ
nét nhất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng người.
+ Bắt mục tiêu sơ bộ:

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ trên ống kính. Xoay ống kính sang trái, sang
phải hay lên hoặc xuống để tìm mục tiêu. Hãm tất cả ốc khóa ngang và đứng. Vặn
ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất.
+ Bắt mục tiêu chính xác:

Vặn các ốc vi động ngang và vi động đứng tương ứng thích hợp để đưa
trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu cần ngắm.
+ Đọc số trên vành độ ngang được b’
- Bước 3: Đo đảo kính

 Đảo ống kính. Xoay vịng chuẩn ngang và ống kính đến ngắm B
+ Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất

Xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện rõ
nét nhất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng người.
+ Bắt mục tiêu sơ bộ:

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ trên ống kính. Xoay ống kính sang trái, sang
phải hay lên hoặc xuống để tìm mục tiêu. Hãm tất cả ốc khóa ngang và đứng. Vặn
ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất.
+ Bắt mục tiêu chính xác:

Vặn các ốc vi động ngang và vi động đứng tương ứng thích hợp để đưa
trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu cần ngắm.
+ Đọc số trên vành độ ngang được b”

 Xoay vòng chuẩn ngang và ống kính đến ngắm A
+ Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất


24
Xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện rõ
nét nhất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng người.
+ Bắt mục tiêu sơ bộ:

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ trên ống kính. Xoay ống kính sang trái, sang
phải hay lên hoặc xuống để tìm mục tiêu. Hãm tất cả ốc khóa ngang và đứng. Vặn
ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất.
+ Bắt mục tiêu chính xác:

Vặn các ốc vi động ngang và vi động đứng tương ứng thích hợp để đưa
trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu cần ngắm.
+ Đọc số trên vành độ ngang được a”
- Bước 4: Tính tốn

+ Tính giá trị góc đo nửa đầu β’:
 '  b'a '

+ Tính giá trị góc đo nửa sau β”:
 "  b" a"

+ Tính giá trị góc đo một lần đủ β:


 '  "
2

3.3.3. Các sai số khi đo góc bằng
- Sai số do môi trường:

+ Do hiện tượng khúc xạ ngang. Cố gắng bố trí tia ngắm đi cách xa những
vật cản hơn 1 mét.

+ Do sương mù, bụi … làm cho ảnh mục tiêu bị mờ. Vì vậy cố gắng đo vào
lúc trời đẹp.
- Sai số do máy móc:

kính.

+ Sai số do trục ngắm khơng vng góc với trục quay nằm ngang của ống

+ Sai số do trục quay nằm ngang của ống kính khơng vng góc với trục
đứng của máy.
+ Sai số do trục đứng của máy không thật thẳng đứng.

+ Sai số do lệch tâm giữa bàn độ ngang và vòng chuẩn ngang
- Sai số do con người:

+ Sai số do định tâm máy sai.

+ Sai số do định tiêu ngắm sai.

+ Sai số do ngắm khơng chính xác.