TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC BÀI GIẢNG TRẮC ĐỊA ĐẠI CƯƠNG LÊ HOÀNG SƠN

2. GIỚI THIỆU MÔN HỌC Môn học cung cấp cho sinh viên các vấn đề: • Kiến thức chung • Dụng cụ và các phép đo cơ bản • Thành lập bản đồ địa hình và mặt cắt • Trắc địa ứng dụng 2

3. CHƯƠNG 1 QUẢ ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN 3

4. 1.1 HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC QUẢ ĐẤT 1.1.1 HÌNH DẠNG Bề mặt trái đất thực có hình dạng lồi lõm, gồ ghề, không có phương trình toán học đặc trưng 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 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) 5

6. Đặc điểm của mặt Geoid Là mặt đẳng thế. Mặt geoid không có phương trình toán học cụ thể. Phương pháp tuyến trùng phương dây dọi. 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). 6

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. 7

8. 1.1.2 KÍCH THƯỚC b Geoid a O Elippsoid Nhìn tổng quát thì mặt geoid có hình dạng gần giống với mặt ellipsoid. Độ dẹt ellipsoid 8

9. PT của ellipsoid 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 9

10. 1.1.2 KÍCH THƯỚC Kích thước các ellipsoid đã và đang sử dụng tại Việt Nam: Trong trường hợp gần đúng có thể xem quả đất là mặt cầu có bán kính trung bìnhR  6371km 10

11. 1.2 CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA 1.2.1Hệ tọa độ địa lý(, ): 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. 11

12. Kinh độ - Vĩ độ: 12

13. Kinh độ():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: 00 Đ – 1800 Đ 00 T – 1800 T Vĩ độ(): của 1 điểm là góc hợp bởi phương dây dọi qua điểm đó với mp chứa xích đạo. Giá trị vĩ độ: 00 B – 900 B 00 N – 900 N 13

14. 1.2.2 Hệ tọa độ vuông góc phẳng GAUSS-KRUGER: Phép chiếu GAUSS: Chia trái đất thành 60 múi (60). Đánh số thứ tự từ 1- 60 Múi 1: 00 – 60 đông Múi 2: 60 đông – 120 đông ----------------------------------- Múi 30: 1740 đông – 1800 đông Múi 31: 1800 tây – 1740 tây 14

15. Cho ellip quả đất tiếp xúc bên trong mặt trụ nằm ngang. Chiếu lần lượt từng múi lên mặt trụ ngang. 15

16. Khai triển mặt trụ ngang theo phương dọc để được mặt phẳng chiếu. 16

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: 17

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. 18

19. *Từ năm 1975 – 2000, Việt Nam đã sử dụng phép chiếu Gauss + ellipsoid quy chiếu Krasovski tạo thành hệ tọa độ vuông góc phẳngHN – 72 . 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. 19

20. 1.2.3 Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM (Universal Transverse Mercator) Phép chiếu UTM: Chia trái đất thành 60 múi (60). Đánh số thứ tự từ 1- 60 Múi 1: 1800 tây – 1740 tây Múi 2: 1740 tây – 1680 tây ----------------------------------- Múi 31: 00 – 60 đông Múi 60: 1740 đông – 1800 tây 20

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. 21

22. Chiếu từng múi lên mặt trụ, sau đó khai triển mặt trụ theo phương dọc được mặt phẳng chiếu. 22

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 k0 = 0,9996 (múi chiếu 30 có k0 = 0,9999). * Tạihai 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. 23

24. Mỗi múi chiếu có 1 hệ tọa độ 24

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. 25

26. A xA y yA O 1.2.4 Hệ tọa độ vuông góc phẳng quy ước: x A( xA ; yA ) Là hệ tọa độ giả định với điểm gốc O tùy chọn, có trục x trùng với hướng Bắc từ hoặc hướng trục chính của công trình. 26

27. x βA o SA A 1.2.5 Hệ tọa độ cực: Vị trí điểm A được xác định dựa vào hai thành phần : A( βA ; SA ) 27

28. 1.3 BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1.3.1 Khái niệm: *Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ của bề mặt mặt đất lên mặt phẳng nằm ngang theo một tỷ lệ và một phép chiếu cụ thể. *Theo nội dung,bản đồ được chia thành hai loại: bản đồ địa lý tự nhiên và bản đồ chuyên đề. *Bản đồ địa hình thể hiện hai yếu tố: địa vật và dáng đất. *Bình đồ và bản vẽ mặt cắt địa hình. 28

29. 1.3.2 Tỷ lệ bản đồ: Tỷ lệ bản đồ là tỷ số độ dài giữa một đoạn thẳng đo trên bản đồ với độ dài nằm ngang của đoạn thẳng đó đo trên thực địa. Kí hiệu: 1/M hoặc 1:M 29

30. Theo tỷ lệ, bản đồ địa hình được chia thành: * Tỷ lệ lớn: 1/500 ÷ 1/5000 *Tỷ lệ trung bình: 1/10.000 ÷ 1/100.000 * Tỷ lệ nhỏ: 1/M ≤ 1/100.000 Đặc điểm Bản đồ có tỷ lệ càng lớn thì có độ chính xác càng cao, mức độ chi tiết càng đầy đủ và ngược lại. Độ chính xác bản đồ theo tỷ lệ (t) t = 0,1mm ×M 30

31. 1.3.3 Phương pháp biểu thị mặt đất: a) Địa vật: Dùng ký hiệu: theo tỷ lệ; bán tỷ lệ; phi tỷ lệ 31

32. b) Dáng đất: Dùng đường đồng mức và điểm độ cao Đường đồng mức:là đường cong khép kín nối liền những điểm có cùng độ cao trên mặt đất. 32

33. Đặc điểm của đường đồng mức: * Các điểm nằm trên cùng đường đồng mức thì có cùng độ cao. *Đường đồng mức là đường cong liên tục và khép kín. * Nơi nào đường đồng mức cách xa nhau mặt đất dốc thoải; càng gần nhau dốc càng lớn; trùng nhau: vách thẳng đứng.Hướng vuông góc với các đường đồng mức là hướng dốc nhất. * Đường đồng mức không bao giờ cắt nhau. 33

34. *Độ chênh caogiữa hai đường đồng mức kế cận nhau gọi là:Khoảng cao đều h 34

35. 35

36. CHƯƠNG 2 SAI SỐ TRONG ĐO ĐẠC 36

37. 2.1 KHÁI NIỆM - PHÂN LOẠI SAI SỐ Để nhận biết độ lớn của một đại lượng tadùng các phépđo trực tiếphoặcđo gián tiếp. Nguyên nhân gây ra sai số: 1. Do người đo 2. Do thiết bị đo 3. Do điều kiện ngoại cảnh Phân biệt phép đo cùng điều kiện và phép đo khác điều kiện. Đo cần thiết và đo thừa. 37

38. Phân loại sai số:theo tính chất và quy luật xuất hiện có thể chia sai số ra làm hai loại: 1.Sai số hệ thống . 2.Sai số ngẫu nhiên . Sai số hệ thống có thể loại trừ được bằng cách chọn phương pháp đo hoặc tính phù hợp. Sai số ngẫu nhiên không thể loại trừ được mà chỉ có thể giảm thiểu mức độ sai số. Sai lầm (Sai số thô) 38

39. Số lần xuất hiện Δ -Δlim +Δlim Tính chất cơ bản của sai số ngẩu nhiên: *Tính chất giới hạn. * Tính chất tập trung. * Tính chất đối xứng. * Tính chất bù trừ. 39

40. 2.2 CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ ĐO Sai số trung bình cộng (θ) Trong đó: li : trị đo lần thứ i X : trị thật của đại lượng đo n : số lần đo 40

41. Sai số trung phương (m) Công thức Gauss Sai số tương đối (1/T) Là tỷ số giữa sai số tuyệt đối với kết quả đo Sai số giới hạn hoặc 41

42. 2.3 SAI SỐ TRUNG PHƯƠNG HÀM CÁC TRỊ ĐO Giả sử có hàm: u = f (x,y,…,t) Trong đó x, y ,…t là những trị đo độc lập có sai số trung phương là mx, my… mt .Sai số trung phương của hàm u sẽ là: 42

43. 2.4 SỐ TRUNG BÌNH CỘNG Sai số trung phương của trị trung bình cộng: Trong đó: m: sstp một lần đo n: số lần đo 43

44. 2.5 CÔNG THỨC BESSEL *Sai số trung phương một lần đo: Trong đó: *Sai số trung phương của trị trung bình: 44

45. CHƯƠNG 3 DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO GÓC 45

46. 3.1 KHÁI NIỆM Góc bằng (β):góc hợp bởi hình chiếu của 2 hướng ngắm lên mp nằm ngang. 46

47. B + VAB A - VAC C Góc đứng (V):góc hợp bởi hướng ngắm và hình chiếu của nó lên mp nằm ngang. Góc đứng có giá trị biến thiên từ00 ÷ ± 900 47

48. B Z V A Góc thiên đỉnh (Z):góc hợp bởi hướng đỉnh trời của phương dây dọi và hướng ngắm; có giá trị biến thiên từ 00 ÷ 1800. V + Z = 900 48

49. 3.2 CẤU TẠO MÁY KINH VĨ Gồm 3 bộ phận chính *Bộ phận định tâm, cân bằng máy *Bộ phận ngắm *Bộ phận đọc số Phân loại máy theo cấu tạo: cơ học; quang học; điện tử. Phân loại máy theo độ chính xác:chính xác cao (± 0,5” ÷ 2,0”) ; chính xác (± 5” ÷ 10”); kỹ thuật (± 15” ÷ 30”). 49

50. PHÂN LOẠI MÁY KINH VĨ Kinh vĩ quang học Kinh vĩ điện tử Toàn đạc điện tử 50