Tài liệu môn Trắc địa

Tài liệu :
Trắc địa cơ sở (Nguyễn Trọng San – Đào Quang Hiếu – Đinh Công Hòa
Trắc địa đại cương (Trần Văn Quảng)
Trắc địa (Nguyễn Văn Chuyên)
 Khái niệm

Trắc địa là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về hình dạng, kích
thước Trái đất, về các phương pháp đo đạc vị trí tọa độ và độ cao, hình dạng,
kích thước, phương hướng, ranh giới và xử lý số liệu đo (bình sai) địa hình, địa
vật trên bề mặt Trái đất nhằm vẽ lên mặt phẳng giấy hay còn gọi là bản đồ.


2. Các chuyên ngành Trắc địa
Trắc địa cao cấp:

Nghiên cứu về toàn bộ hoặc các vùng rộng lớn của bề mặt Trái đất, về các hiện tượng biến dạng của vỏ Trái đất, xây dựng mạng lưới tọa độ Quốc gia
có độ chính xác cao.
Trắc địa địa hình – địa chính:

Nghiên cứu quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp.
Trắc địa ảnh:

Bản đồ.

Nghiên cứu các phương pháp chụp ảnh bề mặt Trái đất bằng ảnh máy bay hoặc ảnh vệ tinh và công nghệ đo ảnh, giải đoán ảnh để thành lập các loại

Trắc địa ảnh và địa hình địa chính khác nhau ở điểm nào ? ( đo vẽ trực tiếp – giải đoán điều vẽ ảnh gián tiếp)




Trắc địa công trình:
Nghiên cứu phương pháp trắc địa trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình, chuyển thiết kế ra thực địa, theo dõi thi công đúng bản
vẽ thiết kế, kiểm tra kết cấu công trình và đo đạc biến dạng các loại công trình xây dựng. Công cụ chủ yếu: máy kinh vĩ, thủy bình, toàn đạc..



Bản đồ:
Nghiên cứu các phương pháp đo vẽ, biểu thị, biên tập, trình bày, chế bản, in và sử dụng các loại bản đồ địa lý, bản đồ địa hình, bản đồ địa
chính, bản đồ quy hoạch sử dụng đất và các loại bản đồ chuyên để khác



Chế tạo máy và thiết bị đo vẽ:
Nghiên cứu chế tạo các loại máy đo ngoại nghiệp, các máy đo vẽ nội nghiệp, xây dựng các phần mềm chuyên dụng để xử lý, tích hợp, quản lý
và khai thác số liệu trắc địa bản đồ


3. Vai trò của Trắc địa trong đời sống xã hội

-Trắc địa cung cấp tài liệu cho hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và quốc phòng
-Cung cấp số liệu quan trọng trong nghiên cứu về khoa học Trái đất
-Cung cấp bản đồ địa hình, bản đồ địa chính và bản đồ chuyên đề là tài liệu không thể thiếu trong các ngành kinh tế, kỹ thuật và quản lý nhà nước
-Trắc địa có vai trò quan trọng trong cả 4 giai đoạn của xây dựng cơ bản: Thiết kế (tại sao thiết kế lưới khống chê không quá thưa, quá dày? ), khảo

sát, thi công, nghiệm thu và theo dõi công trình


4. Lịch sử phát triển của Trắc địa
-Khoảng 3000 năm TCN, người Ai Cập đã sáng tạo ra các dụng cụ (cành cây, dây đo) và phương pháp để đo đạc, phân chia đất sau các trận lũ hàng

năm của sông Nile để xác định ranh giới chiếm hữu đất
-Bản đồ thế giới đầu tiên được Teleme vẽ và Thế kỷ II
-Năm 1469 Vua Lê Thánh Tông ra lệnh vẽ bản đồ đất nước và Việt Nam đã có tập bản đồ đầu tiên “Đại Việt Hồng Đức”
-10/1959 Thành lập cục đo đạc bản đồ
-02/1994 Thành lập Tổng cục địa chính trên cơ sở hợp nhất Tổng cục quản lý ruộng đất và Cục đo đạc bản đồ Nhà nước.


CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ
BẢN VỀ TRẮC ĐỊA
1.1. Các đơn vị đo
-Đơn vị đo chiều dài và độ cao: 1km = 1000m

1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm = 106 μm = 109 Nm = 1012 pm
-Đơn vị đo diện tích:

1 km2 = 106 m2 ; 1 ha = 104 m2
-Đơn vị đo góc: độ, radian, grad ( hãy cho biết mlh giữa độ, radian?)

2π = 360° = 400 gr


1.2. Hình dạng và kích thước của Trái đất
1.2.1. Hình dạng

-Thời cổ đại: Người ta cho rằng Trái đất là một mặt phẳng, trái đất là mâm, bầu trời là lồng bàn
-Trường phái Pitago: Trái đất là dạng vật chất hoàn hảo nên hình dạng của nó cũng là hình dạng hoàn hảo nhất đó là hình cầu.

-Thế kỷ IV TCN Arixtot đưa ra chứng cứ khoa học về hình cầu của Trái đất khi quan sát hiện tượng nguyệt thực ( tại sao?)

-

Thế kỷ XVI từ sau chuyến đi biển vòng quanh thế giới (1519-1522) của Magenlan người ta mới thật tin là Trái đất có dạng hình cầu


Thế kỷ XVII Rise (1672) chứng minh Trái đất không phải là một khối cầu hoàn hảo mà là một khối cầu dẹt ở hai cực và phình ở xích đạo.


Trái đất có hình dạng phức tạp, không theo một công thức toán học nào gọi là mặt Geoid (mặt thủy chuẩn Trái đất). Có thể hình dung mặt Geoid
là mặt nước biển trung bình ở trạng thái yên tĩnh kéo dài xuyên qua lục địa và hải đảo tạo thành một đường cong khép kín.


Người ta lấy mặt geoid làm mốc độ cao, những điểm ở vị trí cao hơn mặt nước biển có cao độ dương và ngược lại.
Làm thế nào để xác định được mốc độ cao của nước biển khi nước biển theo thủy triều


1.2.2. Kích thước
-Diện tích bề mặt Trái đất: 510.575.000 km²
-Bán kính xích đạo (trục lớn a): 6.378,16 km
-Bán kính cực (trục nhỏ b): 6.356,77 km
-Chiều dài đường xích đạo: 40.075,70 km
-Chiều dài đường kinh tuyến: 40.008,50 km


1.3. Hệ quy chiếu trong Trắc địa
1.3.1. Khái niệm
Hệ quy chiếu là một hệ tọa độ, dựa vào đó vị trí mọi điểm của các vật thể được xác định
1.3.2. Mặt thủy chuẩn và Hệ quy chiếu độ cao

-

Cao độ của một điểm là khoảng cách từ điểm đó tới mặt thủy chuẩn theo phương dây dọi. Cao độ của mặt thủy chuẩn = 0.

-

Cao độ tuyệt đối là khoảng cách tính theo phương dây dọi từ điểm đó đến mặt thủy chuẩn Trái đất (Geoid)

-

Cao độ tương đối là khoảng cách tính theo phương dây dọi từ điểm đó đến mặt thủy chuẩn giả định (Elipsoid)


1.3.3. Mặt Elipsoid và Hệ tọa độ địa lý
a.Elipsoid
-Tâm E trùng tâm Trái đất, mặt xích đạo

của Elipsoid trùng với mặt xích đạo của
Trái đất
-Thể tích của Elipsoid bằng thể tích Geoid

E = VG

V

-Tổng bình phương độ chênh cao giữa mặt

Elipsoid và Geoid là nhỏ nhất
Σh² = min

Elipsoid được đặc trưng bởi
-Bán trục lớn : a
-Bán trục nhỏ : b

- Độ dẹt α = (a-b) / a


b. Hệ tọa độ địa lý
-Mặt phẳng xích đạo
-Đường xích đạo
-Mặt phẳng vĩ tuyến
-Đường vĩ tuyến
-Mặt phẳng kinh tuyến
-Đường kinh tuyến


-Kinh độ(λ): là góc nhị diện tạo bởi mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó với mặt phẳng kinh tuyến gốc. Kinh độ biến thiên từ 0 - 180° về phía Đông gọi

là kinh độ Đông, về phía Tây gọi là kinh độ Tây
-Vĩ độ(ϕ):

là góc tạo bởi hướng đường dây dọi
đi qua điểm đó với mặt phẳng xích đạo.
Vĩ độ biến thiên từ 0 - 90°
về phía Bắc gọi là vĩ độ Bắc,
về phía Nam gọi là vĩ độ Nam


1.3.4. Khái niệm về các phép chiếu

1.3.4.1. Phép chiếu hình trụ đứng
Ngoại tiếp Trái đất bằng một hình trụ đứng tiếp xúc theo đường xích đạo. Dùng phép chiếu xuyên tâm có tâm chiếu là tâm Trái đất để chiếu bề mặt Trái đất lên mặt
trong của hình trụ. Khai triển hình trụ theo một đường sinh rồi trải lên mặt phẳng
-Đường xích đạo có chiều dài

Không bị biến dạng, vùng càng
xa đường xích đạo bị biến dạng
càng nhiều
-Các kinh tuyến là đường sinh,

các vĩ tuyến là các đường nằm
ngang // nhưng không cách đều


1.3.4.2. Phép chiếu hình nón
Ngoại tiếp Trái đất bằng một hình nón với đỉnh nón nằm trên trục quay của Trái đất. Hình nón tiếp xúc với Trái đất tại vĩ tuyến ϕ gọi là vĩ tuyến tiếp xúc. Dùng
phép chiếu xuyên tâm có tâm chiếu là tâm Trái đất, mặt chiếu là mặt trong của hình nón. Triển khai hình nón theo một đường sinh rồi trải lên mặt phẳng


1.3.4.3. Phép chiếu hình trụ ngang
a.Phép chiếu Gauss và Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger
-Phép chiếu Gauss

Chia Trái đất thành những múi rộng 6°, các múi được đánh số thứ tự từ 1-60. Kể từ kinh tuyến gốc đi sang phía Đông và hết Đông sang Tây.
Kinh tuyến gốc là giới hạn phái Tây (trái) của múi thứ nhất.
Kinh tuyến trục (giữa) có kinh độ
được tính theo công thức:

o = (n-1).6° + 3°

L

n: số thứ tự của múi


Ngoại tiếp Trái đất bằng một hình trụ nằm ngang tiếp xúc theo kinh tuyến trục (mặt trụ tiếp xúc với E lại kinh tuyến trục của mỗi múi)
Tâm chiếu là tâm Trái đất, lần lượt chiếu từng múi một bắt đầu từ múi thứ nhất sau đó vừa xoay vừa tịnh tiến hình cầu đến múi thứ hai và tiếp tục chiếu.
Sau đó cắt mặt trụ theo hai đường sinh BN và trải ra mặt phẳng


-

Xích đạo (trục hoành Y) là trục nằm ngang và có độ dài lớn hơn độ dài thực (chiếu xuyên tâm, tiếp xúc tại kinh tuyến giữa)

-

Kinh tuyến giữa (trục tung X) có độ dài không bị biến dạng (tiếp xúc với Trái đất) và được dịch chuyển về phái Tây 500km để tránh Y âm

-

Những vùng nằm gần đường kinh tuyến giữa thì ít biến dạng và ngược lại càng xa càng bị biến dạng nhiều

-

Diện tích của múi trên mặt chiếu lớn hơn diện tích thực trên mặt đất


So sánh độ chính xác của phép chiếu Gauss và phép chiếu hình nón, hình trụ đứng

-

Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger

Chọn kinh tuyến trục làm trục tung X
Đường xích đạo làm trục hoành Y
Gốc tọa độ O là giao điểm của
kinh tuyến trục và xích đạo