Bài giảng trắc địa đại cương ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC
LÊ HOÀNG SƠN
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Môn học cung cấp cho sinh viên các vấn đề:
Dụng cụ và các phép đo cơ bản
Kiến thức chung
Thành lập bản đồ địa hình và mặt cắt
Trắc địa ứng dụng
2
3
CHƯƠNG 1
QUẢ ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN
1.1 HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC QUẢ ĐẤT
Bề mặt trái đất thực có hình dạng lồi lõm, gồ
ghề, không có phương trình toán học đặc trưng
1.1.1 HÌNH DẠNG
71% bề mặt là mặt nước biển
29% bề mặt còn lại là mặt đất
Chọn mặt nước biển trung bình yên tĩnh
biểu thị cho hình dạng quả đất gọi là mặt geoid.
4
5
Geoid là mặt nước biển trung bình , yên
tĩnh, xuyên qua các hải đảo và lục địa tạo thành
mặt cong khép kín (mặt thủy chuẩn quả đất)

Geoid
6
Đặc điểm của mặt Geoid
Là mặt đẳng thế.

Phương pháp tuyến trùng phương dây
dọi.
Mặt geoid không có phương trình toán học
cụ thể.
Công dụng của mặt Geoid
Xác định độ cao tuyệt đối của các điểm
trên bề mặt mặt đất.
Độ cao tuyệt đối của 1 điểm là khoảng
cách từ điểm đó đến mặt Geoid theo phương dây
dọi (H).
7
Việt Nam lấy mặt nước biển trung bình tại
trạm nghiệm triều ở Đồ Sơn, Hòn Dấu, Hải
Phòng làm mặt thủy chuẩn gốc (0m).
Các mặt thủy chuẩn không đi qua mặt nước
biển trung bình yên tĩnh gọi là mặt thủy chuẩn
quy ước. Độ cao xác định so với các mặt này gọi
là độ cao giả định (H’).
Do mặt geoid không có phương trình bề mặt
nên không thể xác định chính xác vị trí các đối
tượng mặt đất thông qua mặt geoid.
1.1.2 KÍCH THƯỚC
8
Nhìn tổng quát thì mặt geoid có hình dạng
gần giống với mặt ellipsoid.
Độ dẹt ellipsoid

a
ba
−

=
α

b
Elippsoid
a
Geoid
O
O
9
Ellipsoid quả đất có các đặc tính sau:
* Khối lượng ellip bằng khối lượng quả đất.
* Mặt phẳng xích đạo của ellipsoid trùng với
mặt phẳng xích đạo của quả đất.
* Trọng tâm ellip trùng với trọng tâm quả đất.
* Tổng bình phương độ lệch giữa ellipsoid và
qủa đất là cực tiểu
PT của ellipsoid
1.1.2 KÍCH THƯỚC
10
Kích thước các ellipsoid đã và đang sử
dụng tại Việt Nam:
Tác giả Quốc
gia
Năm Bán kính
lớn a (m)
Bán kính
nhỏ b (m)
Độ dẹt
α

Krasovski Liên Xô
(cũ)
1940 6.378.245 6.356.863 1/298,3
WGS 84 Hoa Kỳ 1984 6.378.137 6.356.752,3 1/298,257
Trong trường hợp gần đúng có thể xem quả
đất là mặt cầu có bán kính trung bình R ≅
6371km
1.2 CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA
1.2.1 Hệ tọa độ địa lý (ϕ, λ):
11
Kinh tuyến: giao tuyến của mặt phẳng chứa
trục quay của quả đất với quả đất.
Kinh tuyến gốc: kinh tuyến qua đài thiên văn
Greenwich (Anh quốc).
Vĩ tuyến: giao tuyến của mặt phẳng vuông
góc trục quay quả đất với quả đất.
Vĩ tuyến gốc (đường xích đạo): giao tuyến mp
vuông góc trục quay tại tâm quả đất với quả đất.
12
Kinh độ - Vĩ độ:
13
Kinh độ(λ): của 1 điểm là góc hợp bởi mp
chứa kinh tuyến gốc (greenwich) với mp chứa
kinh tuyến qua điểm đó.
Giá trị kinh độ: 0
0
Đ – 180
0
Đ
0

0
T – 180
0
T
Vĩ độ(ϕ): của 1 điểm là góc hợp bởi
phương dây dọi qua điểm đó với mp chứa xích
đạo.
Giá trị vĩ độ: 0
0
B – 90
0
B
0
0
N – 90
0
N
14
Chia trái đất thành 60 múi (6
0
). Đánh số thứ
tự từ 1- 60
Múi 1: 0
0
– 6
0
đông
Múi 2: 6
0
đông – 12

0
đông

Múi 30: 174
0
đông – 180
0
đông
Múi 31: 180
0
tây – 174
0
tây
1.2.2 Hệ tọa độ vuông góc phẳng
GAUSS-KRUGER:
Phép chiếu GAUSS:
15
Cho ellip quả đất tiếp xúc bên trong mặt trụ
nằm ngang.
Chiếu lần lượt từng múi lên mặt trụ ngang.
16
Khai triển mặt trụ ngang theo phương dọc
để được mặt phẳng chiếu.
17
Đặc điểm của phép chiếu
* Phép chiếu mặt trụ ngang, đồng góc.
* Trên mỗi múi chiếu, kinh tuyến trục và xích
đạo là các đường thẳng và vuông góc nhau.
* Đoạn thẳng nằm trên kinh tuyến trục không
bị biến dạng về độ dài, càng xa kinh tuyến trục thì

độ biến dạng độ dài càng lớn.
* Một đoạn thẳng bất kỳ khi chiếu lên mp
chiếu có số hiệu chỉnh độ dài do biến dạng của
phép chiếu là:
S
R
y
S
m
.
2
2
2
=∆
18
* Trong mỗi múi chiếu đường kinh tuyến trục
và đường xích đạo tạo thành một hệ trục tọa độ
vuông góc phẳng Gauss – Kruger.
19
Thí dụ:
M (x = 1220km; y = 18.465km)
Điểm M nằm trong múi chiếu 18,cách
đường xích đạo về phía Bắc 1220km,cách
đường kinh tuyến trục về phía Tây 35km.
* Từ năm 1975 – 2000, Việt Nam đã sử dụng
phép chiếu Gauss + ellipsoid quy chiếu Krasovski
tạo thành hệ tọa độ vuông góc phẳng HN – 72 .
1.2.3 Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM
20
(Universal Transverse Mercator)

Chia trái đất thành 60 múi (6
0
). Đánh số thứ
tự từ 1- 60
Múi 1: 180
0
tây – 174
0
tây
Múi 2: 174
0
tây – 168
0
tây

Múi 31: 0
0
– 6
0
đông
Múi 60: 174
0
đông – 180
0
tây
Phép chiếu UTM:
21
Sử dụng mặt trụ ngang có bán kính nhỏ hơn
bán kính của quả đất,cắt quả đất theo hai kinh
tuyến cát tuyến cách đều kinh tuyến trục 180km.

22
Chiếu từng múi lên mặt trụ, sau đó khai triển
mặt trụ theo phương dọc được mặt phẳng chiếu.
23
Đặc điểm của phép chiếu
* Phép chiếu mặt trụ ngang, đồng góc.
* Trên mỗi múi chiếu, kinh tuyến trục và xích
đạo tạo thành các đường thẳng vuông góc nhau.
* Tại kinh tuyến trục hệ số biến dạng độ dài
k
0
= 0,9996 (múi chiếu 3
0
có k
0
= 0,9999).
* Tại hai kinh tuyến cát tuyến,hệ số biến
dạng độ dài bằng 1.
* Phép chiếu UTM có độ biến dạng độ dài
phân bố đều hơn và có trị số nhỏ hơn so với
phép chiếu Gauss.
24
Mỗi múi chiếu có 1 hệ tọa độ
25
* Để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ
chung trong khu vực và thế giới, từ năm 2001
Việt Nam chuyển sang sử dụng phép chiếu UTM
+ ellipsoid quy chiếu WGS-84 tạo thành hệ tọa
độ vuông góc phẳng VN - 2000 .
Thí dụ:

M (x = 1220km; y = 48.465km)
Điểm M nằm trong múi chiếu 48,cách
đường xích đạo về phía Bắc 1220km, cách
đường kinh tuyến trục về phía Tây 35km.