Chương 1: TRÁI ĐÁT VÀ CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT ppt

GV: Đào Hữu Sĩ
Khoa Xây dựng
Chương 1:
TRÁI ĐÁT VÀ CÁCH BIỂU THỊ
MẶT ĐẤT
NỘI DUNG CHƯƠNG 1
• Hình dạng - kích thước trái đất và cách biểu thị
mặt đất
• Các hệ tọa độ - độ cao
• Khái niệm về bản đồ
• Phân mảnh và đánh số hiệu bản đồ
§1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC
TRÁI ĐẤT
1.1.1 Hình dạng
Bề mặt trái đất có diện tích S ≈ 510,2 triệu km
2
. Trong
đó: Đại dương chiếm 71%
Lục địa chiếm 29%
Là mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao nhất +8882m (đỉnh
Hymalaya), chỗ thấp nhất -11032m (hố Marian ở Thái
Bình Dương, gần Philippines)
Đầu thế kỷ 20 (Listinger – Đức), đưa ra khái niệm
mặt Geoid và dùng mặt này để biểu thị bề mặt trái đất
Mặt Geoid : là mặt nước biển trung bình yên tĩnh, kéo
dài xuyên suốt qua các lục địa hải đảo tạo thành một mặt
cong khép kín (Mặt Geoid còn được gọi là mặt thủy
chuẩn lục địa, hay mặt nước gốc trái đất)
Hình ảnh trái đất chụp từ vệ tinh
Mặt Geoid được dùng làm mặt quy chiếu của hệ thống độ

cao
Mặt Geoid có đặc tính:
+ Mặt Geoid không phải là mặt toán học
+ Tại mỗi điểm trên mặt Geoid đều vuông góc với
phương của đường dây dọi tại điểm đó.
1.1.2 Kích thước.
Do mặt Geoid không phải là mặt toán học, nên khi
tính toán - biểu diễn kích thước Trái đất chúng ta phải
dùng bề mặt khác gần trùng với Geoid và phải là mặt
toán học, đó là mặt Ellipsoid trái đất (Gọi tắt là
Ellipsoid), cần thoả mãn:
- Tâm Ellipsoid trùng với tâm Geoid
- Mặt phẳng xích đạo Ellipsoid trùng với mặt phẳng
xích đạo Geoid
- Thể tích Ellipsoid trái đất = thể tích Geoid
- Tổng bình phương chênh cao từ mặt Ellipsoid tới
mặt Geoid là nhỏ nhất ([h
2
] =min)
Đặc điểm của Ellipsoid:
- Ellipsoid là một mặt biểu diễn được bằng phương
trình toán học và hầu hết mọi tính toán Trắc địa thực
hiện trên mặt này (gọi là Mặt quy chiếu)
- Tại mỗi điểm, bề mặt Ellipsoid luôn vuông góc với
phương pháp tuyến.
Đặc trưng cho Ellipsoid
+ Bán trục lớn (bán kính lớn): a
+ Bán trục nhỏ (bán kính nhỏ): b
+ Độ dẹt
a

ba



2 2 2
2 2 2
Ph.trình:
1.
X Y Z
a a b
  
Geoid
Ellipsoid
O
b
a
Tác giả
(Ellipsoid)
Quốc
gia
Năm Bán trục
lớn a (m)
Bán trục
nhỏ b (m)
Độ dẹt
Delambre Pháp 1800 6.375.653 6.356.564 1:334,0
Everest Anh 1830 6.377.276 6.356.075 1:300,8
Bessel Đức 1841 6.377.397 6.356.079 1:299,2
Clark Anh 1980 6.378.249 6.356.515 1:293,5
Krasovski Nga 1940 6.378.388 6.356.863 1:298,3

WGS84 Mỹ 1984 6.378.137 6.356.752,3 1:298,25
7
Một số Ellipsoid trái đất
1.2.1 Khái niệm
Trong trắc địa, để
tiện cho việc thiết kế
kỹ thuật, người ta đã
tìm cách biểu diễn bề
mặt trái đất lên mặt
phẳng tờ giấy.
Phương pháp này cho
phép chúng ta thu
nhỏ bề mặt trái đất
với độ chính xác cần
thiết.
§1.2 CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT
Vì bề mặt trái đất là bề mặt tự nhiên vô cùng phức
tạp, vì vậy để biểu diễn lên mặt phẳng ta phải chiếu bề
mặt trái đất lên mặt Ellipsoid hoặc mặt cầu rồi thu nhỏ
mặt cầu trái đất theo tỷ lệ mong muốn. Bằng phép chiếu
xuyên tâm ta tiếp tục chiếu hình cầu trái đất lên mặt trụ,
mặt nón,… theo các phương pháp khác nhau. Sau đó cắt
mặt trụ, mặt nón,… theo một đường sinh được chọn
trước và trải ra mặt phẳng.
Phương pháp chiếu này làm cho bề mặt quả đất bị
biến dạng. Sự biến dạng phụ thuộc vào điểm chiếu và các
điểm trên mặt đất cũng như phương pháp chiếu.
1.2.2 Định vị các điểm trên mặt đất
Vị trí không gian các điểm trên mặt đất được xác định
bằng 2 yếu tố:

1. Toạ độ địa lý (

,

) hoặc toạ độ vuông góc phẳng
(x, y) trên mặt quy chiếu Ellipsoid
2. Độ cao của điểm so với mặt Geoid
Để xác định vị trí các điểm A,B,C trong không gian ta
chiếu chúng xuống mặt Geoid theo phương dây dọi ta
được các điểm a, b, c.
Trong trường hợp biểu diễn bề mặt trái đất trong một
phạm vi không lớn, với yêu cầu độ chính xác không cao
chúng ta không chiếu bề mặt trái đất lên mặt cầu mà
chiếu trực tiếp lên mặt phẳng
B
A
C
c
b
a
P
§1.3 HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA LÝ
Trong toán học cũng như trong trắc địa, để xác định toạ
độ của một điểm, chúng ta cần xác định quan hệ giữa
điểm đó với một hệ trục được chọn làm gốc.
P
P1
O

M


M
Q
Q1
Để xác định toạ độ địa lý của một điểm trên bề mặt
trái đất, Giả sử phương pháp tuyến trùng với phương dây
dọi và mặt Geoid trùng với mặt Ellipsoid tròn xoay của
trái đất.
Các yếu tố được chọn làm gốc trong hệ toạ độ địa lý
như sau:
- Tâm O của trái đất được chọn làm gốc toạ độ
- Hai mặt phẳng gốc là mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt
phẳng xích đạo
Từ hình vẽ:
- P, P1: là cực Bắc và cực Nam của trái đất
- PP1: trục xoay của trái đất
- Q, Q1: là cực Tây và cực Đông của trái đất
- G (Greenwich): Vị trí đài thiên văn Greenwich ở ngoại ô
Luân đôn
Để hiểu rõ hệ toạ độ địa lý, chúng ta có một số khái
niệm sau:
- Mặt phẳng kinh tuyến là mặt phẳng đi qua trục xoay PP1
của trái đất
- Mặt phẳng vĩ tuyến là mặt phẳng vuông góc với trục xoay
PP1
- Đường kinh tuyến là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến
với mặt cầu trái đất
- Đường vĩ tuyến là giao tuyến của mặt phẳng vĩ tuyến với
mặt cầu trái đất
- Mặt phẳng kinh tuyến gốc là mặt phẳng kinh tuyến đi qua

G (Mặt phẳng kinh tuyến gốc chia trái đất ra làm hai nửa
Đông bán cầu và Nam bán cầu)
- Mặt phẳng xích đạo là mặt phẳng vĩ tuyến đi qua tâm O
của trái đất
Toạ độ địa lý của điểm M(
M
,
M
)

M
(vĩ độ): là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo và đường
dây dọi qua M

M
(kinh độ): là góc hợp bởi mặt phẳng kinh tuyến gốc và
mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm M
Trên xích đạo  =0, trên kinh tuyến gốc =0
Thường quy ước:

M
từ xích đạo lên gọi là vĩ độ Bắc (0
0
 90
0
)

M
từ xích đạo xuống gọi là gọi là vĩ độ Nam (0

0
 90
0
)

M
từ kinh tuyến gốc G sang Đông gọi là kinh độ Đông (0
0
 180
0
)

M
từ kinh tuyến gốc G sang Tây gọi là kinh độ Tây (0
0

180
0
)
§1.4 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN
OXYZ (HỆ T.Đ ĐỊA TÂM)
Hệ tọa độ vuông góc không gian: là hệ thống gồm
điểm gốc toạ độ và 3 trục toạ độ X, Y, Z xác định
trong không gian Euclide 3 chiều: hệ quy chiếu này
được sử dụng trong đo đạc vệ tinh và những bài toán
trắc địa toàn cầu.
§1.5 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG
Trong trắc địa hệ toạ độ vuông góc phẳng ngược với hệ
toạ độ vuông góc Đề các; trục X theo phương đứng, trục
Y theo phương ngang

Qua nhiều thời kỳ khác nhau thì có những hệ tạo độ cũng
khác nhau (ngay cả Việt nam cũng như thế giới)
y
x
O
Để thể hiện một khu vực trên bề mặt trái đất lên mặt
phẳng người ta phải sử dụng các phép bản đồ. Thông qua
các phép chiếu bản đồ  định nghĩa các hệ tọa độ vuông
góc trắc địa
Các lưới chiếu bản đồ thông dụng:
- Hình trụ ngang,
- Hình trụ đứng,
- Hình nón,
- Phương vị,…
Các hình ảnh sau minh họa cho các lưới chiếu bản đồ: