Bài giảng Trắc địa đại cương - Chương 2: Kiến thức chung về Trắc Địa - Nguyễn Cẩm Vân

www.themegallery.com Chương 2 Kiến thức chung về Trắc Địa • Hình dạng và kích thước của trái đất • Sai số do độ cong trái đất • Các hệ tọa độ dùng trong trắc địa • Các phép chiếu thường dùng trong trắc địa • Khái niệm về bản đồ, bình đồ, mặt cắt, tỉ lệ bản đồ • Khái niệm về đường đồng mức, tính chất • Các đơn vị thường dùng trong trắc địa www.themegallery.com 2.1.Hình dạng và kích thước của trái đất www.themegallery.com 1. Hình dạng trái đất - Mặt trái đất gồ ghề lồi lõm: đại dương 71% diện tích và lục địa 29% - Điểm cao nhất: Chômôlungma - cao 8882 m, điểm sâu nhất: vịnh Marian - sâu 11032 m. - “Trái đất là đường cong trơn đều” nhìn từ con tàu vũ trụ Nếu chỗ cao bù chỗ thấp: Mặt đất gần trùng với mặt nước biển trung bình ở trạng thái yên tĩnh của các đại dương. www.themegallery.com 2. Mặt thủy chuẩn a. Định Nghĩa www.themegallery.com 2. Mặt thủy chuẩn b, Tính chất Phương của đường pháp tuyến trùng với phương của đường dây dọi c, Công dụng -Hình dạng MTC biểu thị tổng quát của mặt trái đất - Dùng làm mặt chuẩn để so sánh độ cao giữa các điểm trên mặt đất -MTC được dùng làm mặt chiếu khi đo vẽ bản đồ www.themegallery.com d, Phân loại - Khái niệm về độ cao - So sánh MTC gốc và MTC giả định MTC gốc MTC giả định -Các điểm nằm trên đó đều có giá trị độ cao bằng 0 - Độ cao tuyệt đối là khoảng cách theo đường dây dọi từ điểm đó đến MTC gốc. Kí hiệu HA -Song song với MTC gốc - Độ cao tương đối là độ cao từ điểm đó đến MTC giả định. Kí hiệu hAC - hCA = HA –HC www.themegallery.com 3. Mặt Ellipxoid Trái Đất Ellipxoid đảm bảo các điều kiện sau đây: -Tâm Ellipxoid trùng với tâm trái đất -Thể tích của nó bằng thể tích geoid -Tổng bình phương chênh cao giữa mặt ellip và mặt geoid là nhỏ nhất Ellipxoid được đặc trưng bởi các đại lượng: trục lớn a, trục bé b và độ dẹt α www.themegallery.com 2.2. Sai số do độ cong trái đất www.themegallery.com 1. Sai số về khoảng cách - A,B thuộc MTC, khoảng cách AB= d - AB chiếu xuống mp là t - Sai số về khoảng cách Δd = t – d = R. tgθ – Rθ Δd= d3 /3R2 (R=6371 km) θ d t Δh A B B’ www.themegallery.com d (km) Δd (cm) Δd /d 10 0.8 1/1.220.000 50 102 1/49.000 100 821 1/12.000 -Khoảng cách <10km không phải hiệu chỉnh sai số do độ cong trái đất www.themegallery.com 2. Sai số về độ cao d<<R nên θ rất bé BAB’= θ/2 và AB=d nên Δh= d. θ/2 =d2 /2R Như vậy, Δh tỉ lệ thuận với bình phương khoảng cách d. www.themegallery.com d(km) Δh (mm) 0.05 0.2 0.5 20 1 78 2 314 Độ chính xác của đo chênh cao là rất cao, do vậy cần đưa sai số vào số hiệu chỉnh kết quả đo. www.themegallery.com 2.3. Hệ tọa độ địa lý www.themegallery.com • Hệ tọa độ địa lý được tạo nên bởi mặt phẳng xích đạo và mặt phẳng kinh tuyến gốc • Một số khái niệm cơ bản - Mặt phẳng kinh tuyến Kinh tuyến Kinh tuyến gốc - Mặt phẳng vĩ tuyến  Vĩ tuyến Đường xích đạo www.themegallery.com Kinh độ - Tây – KTG: Kinh độ tây 0o -180o kinh tây. - Đông – KTG: Kinh độ đông 0o – 180o kinh đông. Vĩ độ - Bắc – Xích đạo: Vĩ độ Bắc 0o – 90o vĩ bắc. - Nam – Xích đạo: Vĩ độ Nam 0o – 90o vĩ nam www.themegallery.com 2.4. Khái niệm về các phép chiếu bản đồ www.themegallery.com • Phép chiếu mặt bằng • Phép chiếu hình nón • Phép chiếu hình trụ đứng • Phép chiếu hình trụ ngang www.themegallery.com 1. Phép chiếu mặt bằng www.themegallery.com • Phép chiếu xuyên tâm với tâm chiếu là tâm trái đất và mặt chiếu là mặt thủy chuẩn • Đặc điểm: Các tia chiếu coi như song song, phương chiếu trùng với phương trọng lực vào vuông góc với mp chiếu Hình chiếu không bị biến dạng và giống với thực tế • Phạm vi: Áp dụng cho khu vực nhỏ (<10km), bỏ qua độ cong trái đất www.themegallery.com 2. Phép chiếu hình trụ đứng • Trái đất tiếp xúc với hình trụ đứng theo đường xích đạo, chiếu với phép chiếu xuyên tâm và tâm chiếu là mặt trong của hình trụ đứng, • Đặc điểm: - Kinh tuyến là những đường thẳng song song thẳng đứng - Vĩ tuyến là những đường song song nằm ngang - Dọc theo theo đường xích đạo không có sai số chiếu hình, sai số tăng dần về hai cực - Thích hợp để thiết kế bản đồ cho khu vực xích đạo www.themegallery.com 3. Phép chiếu hình trụ ngang Chia trái đất ra thành 60 múi, mỗi múi 60, đánh thứ tự từ đông sang tây từ kinh tuyến gốc Đặc điểm: Xích đạo là đường nằm ngang, độ dài lớn hơn độ dài thực Kinh tuyến giữa múi trở thành trục đối xứng thẳng đứng vuông góc với đường xích đạo, độ dài không biến dạng Phạm vị:Những vùng gần kinh tuyến giữa càng ít biến dạng, và ngược lại. Diện tích múi trên mặt chiếu lớn hơn diện tích thực trên mặt đất www.themegallery.com 4.Phép chiếu hình nón Đặc điểm: Kinh tuyến là những đường thẳng cắt nhau tại 1 điểm tạo đỉnh hình quạt - Vĩ tuyến là những đường tròn đồng tâm, có tâm là giao điểm của các đưòng kinh tuyến Dọc theo vĩ tuyến tiếp xúc không có sai số chiếu hình Áp dụng: -Thích hợp để thiết kế bản đồ cho khu vực vĩ độ trung bình - Những vùng nằm xa vĩ tuyến tiếp xúc càng bị biến dạng nhiều, áp dụng độ vĩ từ 300 – 600 tốt nhất là 450 www.themegallery.com Các loại lưới chiếu A,Các lưới chiếu trên thế giới www.themegallery.com b,Các loại lưới chiếu thông dụng ở VN - Lưới chiếu UTM - Lưới chiếu Gauss-kruger www.themegallery.com Lưới chiếu Gauss 6o 12o Kinh tuyến giữa Kinh tuyến giữa 9o3o Xích đạo x y0 Ellipxoid quy chiếu được chia thành 60 múi, mỗi múi 6o kinh tuyến -Trục x là hình chiếu của kinh tuyến trục, trục y là hình chiếu của xích đạo. Để tránh toạ độ âm toạ độ gốc được chọn là (x=0; y=500) km -. Ví dụ: A(300,00 km; 18 490,00 km), tức là điểm A cách xích đạo 300 km về phía Bắc và điểm A nằm ở múi thứ 18 về phía Tây của kinh tuyến trục và cách kinh tuyến trục 10 Km. * Giá trị kinh tuyến giữa : o= 6o x n-3o = 105o www.themegallery.com Lưới chiếu UTM www.themegallery.com Lưới chiếu UTM www.themegallery.com UTM • Ellipxoid chia 60 múi tính từ kinh tuyến 1800 - Hình trụ ngang không tiếp xúc với Ellipxoid mà cắt Elipoxoid. • - Hình chiếu của kinh tuyến trục và xích đạo là những đường thẳng, các kinh tuyến và vĩ tuyến còn lại là những đường cong • - Sai số chiếu hình ở ngoài biên múi chiếu nhỏ hơn và sai số phân bố đồng đều hơn trong toàn múi so với lưới chiếu Gauss-Kruger www.themegallery.com UTM • - Thường áp dụng cho khu vực có vĩ độ 80o vĩ Nam đến 84o vĩ Bắc • Gốc phân biệt vị trí bán cầu : • Bán cầu Bắc: Xo =0 Km; Yo=500 km • Bán cầu Nam: X0=10.000; Y0 = 500 km www.themegallery.com 2.5. Hệ tọa độ www.themegallery.com 1.Hệ tọa độ Gauss-kruger 6o 12o Kinh tuyÕn gi÷a Kinh tuyÕn gi÷a 9o3o XÝch ®¹o x y0 Trục X- kinh tuyến giữa của múi Trục Y- Hình chiếu của đường xích đạo Tâm O – Tâm của trái đất Chiều dương Ox- hướng lên phía Bắc Chiều dương Oy- quay hướng đông www.themegallery.com 2.Hệ tọa độ thông dụng - Dịch chuyển trục Ox Về phía Tây 500km để Tránh Y<0 -X= XGauss Y= YGauss + 500km X O Y XMXM YM M O’ X’ YM 500 km www.themegallery.com 3.Hệ tọa độ giả định • Hệ này là hệ tọa độ qui ước trong từng công trình độc lập • Tùy thuộc từng loại công trình mà có cách chọn khác nhau. Có thể trục X là hướng Bắc của địa bàn đối với công trình độc lập hoặc theo các trục chính của công trình trong xây dựng. www.themegallery.com 2.6.Phân mảnh và đánh số bản đồ www.themegallery.com 1.Theo kinh tuyến và vĩ tuyến a.Tỉ lệ 1:1.000.000 Chia trái đất thành 60 múi, đánh số từ kinh tuyến 1800 từ xích đạo vòng qua Tây sang Đông. Kí hiệu: A,B,C. Với Δφ= 40 , Δλ = 60 Vdu: Hà nội nằm kinh độ 1070 , vĩ độ 210 Hà Nội thuộc F-48 www.themegallery.com www.themegallery.com b.Tỉ lệ 1:500.000 đến1:100.000 Tỉ lệ 1:500.000 được chia từ 1:1.000.000 thành 4 mảnh Kí hiệu: A, B, C,D Δφ= 20 , Δλ = 30 Hà Nội: F-48-D F-48 48 A B C D D A B C D www.themegallery.com Tỉ lệ 1:200.000 • Từ tỉ lệ 1:1.000.000 chia 36 mảnh với Δφ= 40’ , Δλ = 10 theo các chữ số la mã I, II, III • Hà Nội F-48-D- XXXVI F - 48 I II III VII VIII XXXVIXXXV www.themegallery.com Tỉ lệ 1:100.000 Từ tỉ lệ 1:1.000.000 chia thành 144 mảnh có kí hiệu 1,2,3,4144 Δφ= 20’ , Δλ = 30’ Hà Nội F-48-144 www.themegallery.com Phân mảnh đánh số theo ô vuông A C D B I II IVIII 1 2 43 65 9 7 10 8 13 14 11 12 15 16 4 1:5000 1:2000 1:1.000 1:500 4 4-D 4-D-III 4-D-16 Phương pháp này chỉ áp dụng cho khu vực có diện tích nhỏ hơn 20km2 www.themegallery.com 2.6.Bình đồ, bản đồ và mặt cắt www.themegallery.com 1.Bản đồ • Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ một khu vực rộng lớn theo một tỉ lệ nhất định rồi biểu diễn lên giấy theo một phép chiếu nào đó có tính đến ảnh hưởng của độ cong trái đất www.themegallery.com Phân loại bản đồ Theo nội dung, bản đồ phân thành 2 loại • Bản đồ địa vật • Bản đồ địa hình - gồm 7 lớp ( Cơ sở toán học, lớp thủy hệ, lớp ranh giới, lớp thực vật và thổ nhưỡng, lớp dân cư, lớp giao thông, lớp địa hình) www.themegallery.com 2.Bình đồ • Bình đồ là hình ảnh của một khu vực không rộng lớn được thu nhỏ theo một tỉ lệ nhất định rồi biểu diễn lên giấy theo phép chiếu mặt bằng www.themegallery.com So sánh bản đồ,bình đồ Bình đồ Bản đồ Bản chất Độ chính xác Mức độ cụ thể Đặc điểm S nhỏ S lớn Không tính ảnh hưởng đến độ cong trái đất Có tính đến ảnh hưởng độ cong trái đất Cụ thể hơn Mô phỏng khái quát Biến dạng nhỏ Biến dạng nhiều www.themegallery.com 3.Mặt cắt địa hình • Mặt cắt chính là giao tuyến giữa bề mặt trái đất với mặt phẳng thẳng đứng theo một hướng đã biết • Mặt cắt chia thành 2 loại: Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang • Mặt cắt dọc là lát cắt song song hoặc trùng với tim đường • Mặt cắt ngang là lát cắt vuông góc với đường tim công trình www.themegallery.com 4.Tỉ lệ bản đồ a.Định nghĩa Là tỉ số giữa chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ với chiều dài nằm ngang của đoạn thẳng đó trên mặt đất. Nó được biểu diễn dưới dạng phân số có tử số là 1, mẫu số=M D d M  1 www.themegallery.com b.Tính chất • M biểu thị mức độ thu nhỏ bản đồ về chiều dài • M2 thể hiện mức độ thu nhỏ bản đồ về diện tích LM 11  S s M  2 1 www.themegallery.com c.Phân loại • Bản đồ tỉ lệ nhỏ và trung bình M>5.000 thể hiện khái quát địa hình trên một diện tích rộng • Bản đồ tỉ lệ lớn M thể hiện địa hình càng chi tiết cụ thể 000.5 www.themegallery.com 2.8. Các phương pháp biểu diễn địa hình www.themegallery.com 1.Phương pháp biểu diễn địa vật • Mức độ chi tiết các điểm đặc trưng phụ thuộc vào tỉ lệ bản đồ và yêu cầu thực tế của việc thành lập bản đồ • Các loại kí hiệu: - Theo tỉ lệ: Địa vật >=3mm2 thì biểu diễn đúng kích thước theo tỉ lệ bản đồ - Phi tỉ lệ: Đường nhỏ, hẹp - Theo tuyến: đường, dây điện - Theo màu sắc: đường đất, đường nhựa - Theo kí hiệu: chùa, miếu, UBND www.themegallery.com www.themegallery.com 2.Phương pháp biểu diễn địa hình a.Phương pháp kẻ vân Sử dụng nét kẻ độc lập, độ đậm nhat, chiều dài, khoảng cách các nét kẻ b.Phương pháp tô màu Sử dụng màu sắc, độ đậm nhạt biểu thị độ cao thấp các điểm c. Phương pháp đường đồng mức - Định nghĩa www.themegallery.com MTC h h www.themegallery.com P3 P2 P1 h h 40 m 50 m 60 m 40 50 60 MTC www.themegallery.com P3 P2 P1 h h 40m 50 m 60 m 40 50 60 MTC §êng ®ång møc www.themegallery.com • Tính chất - Các điểm nằm trên đường bình độ có cùng H - Đường bình độ là đường cong trơn liên tục, khép kín - Nơi nào đường bình độ thưa thì địa hình thoải, nơi nào bình độ dày thì địa hình dốc - Đường bình độ không bao giờ cắt nhau - Hướng vuông góc trên đường đồng mức là hướng dốc nhất trên thực địa www.themegallery.com • Ý nghĩa chọn khoảng cao đều - Biểu thị độ dốc của bề mặt địa hình - Phụ thuộc tỷ lệ bản đồ - Độ dốc càng lớn h càng tăng, tỷ lệ bản đồ lớn h nhỏ. • Phân loại: - Đường đồng mức cái - Đường đồng mức con - Đường đồng mức phụ www.themegallery.com • Một số dạng địa hình - Núi - Ao, hồ - Đường phân thủy - Đường tụ thủy - Yên Ngựa www.themegallery.com DEM • DEM là mô hình số độ cao, được xây dựng bởi các điểm độ cao tạo nên mô hình số 3D • DEM www.themegallery.com 2.9.Các đơn vị thường dùng www.themegallery.com • Đơn vị đo chiều dài: m, cm, dm, km • Đơn vị đo thể tích, dung tích • Đơn vị đo diện tích: km2 mm2 • Đơn vị đo góc - Hệ độ, phút, giây - Hệ Grad 3600 =400 gr, 1gr=54’ 100’gr= 1c, 1’gr=100’’gr= cc - Hệ radian 1rad=ρ0 www.themegallery.com  3,57 2 3601   rad 2 '60360  = = 3438 2 3600360  = = 206265 www.themegallery.com GPS Cấu tạo hệ thống định vị toàn cầu Toàn bộ hệ thống bao gồm 3 đoạn: • . Đoạn điều khiển (Ground control segment) • . Đoạn không gian (Space segment) • . Đoạn sử dụng mặt đất (User segment) www.themegallery.com GPS GPS Đoạn điều khiển Đoạn không gian Đoạn sử dụng www.themegallery.com www.themegallery.com www.themegallery.com GPS navigation L/O/G/O www.themegallery.com Thank You!