1. 1
VỊ TRÍ CỦA TRÁI ĐẤT TRONG HỆ MẶT TRỜI
Có 8 hành tinh trong hệ mặt trời: Sao
Thuỷ (Mercury), Sao Kim (Venus), Trái
Đất (Earth), Sao Hoả (Mars), Sao Mộc
(Jupiter), Sao Thổ (Saturn), Sao Thiên
Vương (Uranus) và Sao Hải Vương
(Neptune).
5. KHÁI NIỆM VỀ TRẮC ĐỊA
Trắc địa – là môn khoa học, nghiên cứu về hình dáng, kích thước của trái đất, và thế
trọng trường của Trái đất - hành tinh thuộc hệ mặt trời, nghiên cứu phương pháp xác
định vị trí điểm trong hệ tọa độ, …
Qua quá trình phát triển, trắc địa được chia ra các lĩnh vực sau:
5
- Trắc địa cao cấp: nghiên cứu hình dạng, kích thước và thế trọng trường của Trái
đất và hành tinh trong hệ mặt trời, đồng thời cũng nghiên cứu về lý thuyết và phương
pháp xây dựng lưới trắc địa trong hệ tọa độ thống nhất. Trắc địa cao cấp có liên hệ
chặt chẽ với trắc địa thiên văn, trọng lực, địa vật lý và trắc địa vũ trụ.
- Trắc địa vũ trụ: nghiên cứu phương pháp xử lý số liệu nhận được từ các vệ tinh
nhân tạo, tàu vũ trụ không gian, các trạm quỹ đạo được xử dụng để đo đạc bề mặt
trái đất và các hành tinh trong hệ mặt trời.
- Trắc địa công trình: nghiên cứu các phương pháp đo đạc trong khảo sát-thiết kế,
xây dựng, khai thác công trình và giải các bài toán trắc địa đối với các công trình
khác nhau.
- Trắc địa ảnh – viễn thám: nghiên cứu phương pháp xác định hình dáng, kích
thước vị trí đối tượng trong không gian từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh.
- Bản đồ: Nghiên cứu các phương pháp biểu thị, biên tập, trình bày, chế bản, in ấn
và sử dụng các loại bản đồ địa lý, bản đồ địa hình, bản đồ địa chính và các loại bản
đồ chuyên đề khác.
6. 6
- Hệ thống thông tin địa lý (GIS): là một hệ thống máy tính có chức năng lưu trữ
và liên kết các dữ liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa. Từ đó, cho
một khả năng rộng lớn về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các sản
phẩm bản đồ, các kết quả xử lý cùng các mô hình.
- Trắc địa biển: Nghiên cứu các phương pháp đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy
biển, hải đồ.
VAI TRÒ CỦA TRẮC ĐỊA
Vai trò của trắc địa trong giai đoạn xây dựng công trình:
- Trong giai đoạn quy hoạch: sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ nhỏ để vạch ra các
phương án quy hoạch tổng thể, các phương án xây dựng để từ đó lựa chọn ra phương
án tối ưu nhất.
- Trong giai đoạn khảo sát: Đo vẽ bản đồ địa hình, mặt cắt phục vụ cho công tác thiết
kế công trình.
- Trong giai đoạn thi công: nhiệm vụ của công tác trắc địa là chuyển bản vẽ thiết kế
công trình ra ngoài thực địa, theo dõi và kiểm tra quá trình thi công theo đúng thiết
kế.
- Trong giai đoạn khai thác: thường xuyên quan trắc, theo dõi độ ổn định của công
trình, từ đó đưa ra đánh giá về tình trạng của công trình.
Trắc địa là ngành điều tra cơ bản, cung cấp tài liệu cho hầu hết các ngành kinh tế và
quốc phòng. Bản đồ địa hình, địa chính, chuyên đề là tài liệu không thể thiếu trong
các ngành kinh tế, kỹ thuật và quản lý nhà nước.
7. 7
CHƢƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRẮC ĐỊA
1.1 HÌNH DÁNG, KÍCH THƢỚC TRÁI ĐẤT
Bề mặt tự nhiên của trái đất có cấu tạo rất phức tạp, nơi thì đồng bằng, đồi
núi, nơi thì sông hồ, đại dương, … Điểm cao nhất trên bề mặt trái đất là đỉnh
Chomoloma (Everest) thuộc dãy Hymalaya cao xấp xỉ 9km và điểm thấp nhất
nằm ở dưới đáy đại dương ở vịnh Maria – Philipin sâu -11km. Như vậy độ
chênh cao trên bề mặt trái đất xấp xỉ 20km.
1. Bề mặt đất tự nhiên
8. 8
2. Kích thƣớc của trái đất
- Khi yêu cầu độ chính xác không cao, coi trái đất là hình cầu tâm O bán kính
R=6371 km.
- Khi yêu cầu độ chính xác cao, coi trái đất là hình khối Elipxoid tròn xoay được
xác định thông qua 2 bán trục lớn a và bán trục bé b.
Độ dẹt α=(a-b)/a
STT Các tham số chính WGS-84 Kraxopski Đơn vị
1 Bán trục lớn (a) 6378137 6378136 m
2 Bán trục bé (b) 6356752.314 6356751.362 m
3 Độ dẹt (1/α) 298.257223563 298.257839303
Dựa vào các kết quả đo đạc, người ta thống kê được diện tích phần lục địa và hải
đảo chỉ chiếm ¼ diện tích, còn lại ¾ diện tích là đại dương.
- Diện tích: 510.072.000 km², trong đó phần diện tích trên đất liền 148.940.000
km² (29,2 %) và phần đại dương 361.132.000 km² (70,8 %);
- Thể tích: 1,0832073x1012 km3;
- Khối lượng: 5,9736×1024 kg.
- Chu vi: 40.041,47 km
9. 9
1. Bề mặt Geoid (thủy chuẩn quả đất)
1.2 CÁC MẶT CHUẨN QUY CHIẾU ĐỘ CAO, TỌA ĐỘ
Khái niệm: Là bề mặt nước biển ở trạng thái trung bình yên tĩnh trải dài xuyên qua
các lục địa và hải đảo tạo thành một mặt cong khép kín.
-Tính chất: Tại mọi điểm trên bề mặt Geoid, phương của đường dây dọi luôn
vuông góc với bề mặt này.
Mặt Geoid là cơ sở để xác định độ cao các điểm trên mặt đất. Để thuận tiện cho
công tác đo đạc và nghiên cứu, mỗi quốc gia đều xây dựng một mặt Geoid riêng
cho mình.
10. 10
2. Mặt Elipxoid
Định vị khối Elipxoid tròn xoay sao cho phù hợp nhất với Geoid, theo các tiêu
chuẩn sau:
Tâm của khối Elipxoid phải trùng với tâm trái đất;
Mặt phẳng xích đạo của Elipxoid phải trùng với mặt phẳng xích đạo của trái đất;
Thể tích của khối Elipxoid phải bằng thể tích của Geoid
Tổng bình phương độ lệch phải nhỏ nhất, [2 ] = min.
-Tính chất: Tại mọi điểm trên bề mặt Elipxoid, phương của pháp tuyến luôn vuông
góc với bề mặt này.
-Mặt Elipxoid là bề mặt toán học, mọi tính toán trắc địa được thực hiện trên bề mặt
này.
Mặt Elipxoid
Mặt Geoid
Mặt Elipxoid thực
dụng
11. 11
1.3 ẢNH HƢỞNG ĐỘ CONG TRÁI ĐẤT ĐẾN KẾT QUẢ ĐO
1. Ảnh hƣởng độ cong quả đất đến kết quả đo chiều dài
S: chiều dài đo trên mặt
phẳng S = R.tgε
d: Độ dài trên mặt chiếu
Elipxoidd ≈ R. ε
Độ chênh lệch giữa chiều dài
trên mặt phẳng và mặt cầu:
M
N
2
3
3
3
3
3
33
.
3
.
....
3
)(
R
S
S
R
S
RS
R
S
RS
tg
tgRSdSS
12. 12
2. Ảnh hƣởng độ cong quả đất đến kết quả đo độ cao
S(m) 100 1.000 2.000 3.000 5.000 10.000
h (cm) 0,08 7,8 31 71 105 780
Ví dụ: R=6371km, S=10km
ΔS/S=1/1218000.
Độ chính xác đo trong trắc địa cao nhất hiện nay đạt 1/1.000.000. Vì vậy trong
phạm vi < 10km, người ta bỏ qua ảnh hưởng của độ cong trái đất đến kết quả đo
chiều dài.
R
S
h
R
S
Rh
Rh
RR
R
ONOMh
.2
2
.
)1...
24
5
2
1(
...)
24
5
2
1(
cos
1
)1
cos
1
(
cos
2
2
4
2
4
2
14. 14
2. Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kriuger
Phép chiếu Gauss: Chia trái đất ra thành 60 hoặc 120 phần (múi), mỗi phần có giá
trị 60 hoặc 30. Đánh số thứ tự 1-60 hoặc 1-120, bắt đầu từ kinh tuyến gốc.
- Cho trái đất nội tiếp trong hình trụ ngang, xoay sao cho múi 1 tiếp xúc với mặt trong
của hình trụ. Dùng phép chiếu xuyên tâm, từ tâm Ochiếu múi 1 lên mặt trong của hình
trụ. Tiếp theo, vừa xoay và tịnh tiến lần lượt chiếu các múi còn lại.
-Cắt hình trụ theo 2 đường sinh, trải ra mặt phẳng – đây gọi là mặt phẳng chiếu hình
Gauss.
Nhận xét: Đường kinh tuyến trục của múi chiếu, sau khi chiếu thành đường thẳng
không bị biến dạng (k=1),
Độ biến dạng chiều dài của một đoạn thẳng sau khi chiếu: S.
2 2
2
R
y
dSS
15. 15
Hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kriuger
X
Chọn trục X là hình chiếu của đường kinh tuyến giữa, trục Y là hình chiếu của
đường xích đạo. Trục X ∟Y tạo O là gốc tọa độ.
X +Y
-X
+X
M
MY
-X
500 km
0
0
+X
M
MY'
M
X'
X
Kinh tuyến trục của múi chiếu được xác định theo công thức:
Với múi 6 độ
00
5.13).1( n
00
36).1( n
Với múi 3 độ
16. 16
3. Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM (UNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR)
Phép chiếu UTM: Sử dụng hình trụ ngang cắt quả đất theo hai đường đối xứng
nhau qua kinh tuyến trục của múi chiếu (cách kinh tuyến trục 180km). Kinh tuyến
trục nằm ngoài mặt trụ, còn hai kinh tuyến biên nằm bên trong hình trụ.
§-êng xÝch ®¹o
Kinh tuyÕn trôc
B
O
N
B
N
+
+
N
- -
O
Phép chiếu UTM sẽ giảm được sai số do biến dạng ở ngoài biên và phân bố đều
trong phạm vi múi chiếu.
Hệ số biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục bằng 0.9996 với múi chiếu 6 độ,
bằng 0.9999 với múi chiếu 3 độ. Tại 2 cát tuyến, hệ số biến dạng bằng 1.
18. 18
4. Hệ tọa độ vuông góc phẳng khu vực (giả định)
Khi đo đạc trên một phạm vi nhỏ, coi bề mặt trái đất là mặt phẳng. Trục X trùng
hướng Bắc–Nam, trục Y trùng với hướng Đông-Tây.
A
B
C
D
O +Y(§)-Y(T)
-X(N)
+X(B)
- xC
B
+ y
+ xA
D
- y
+ xD
A+ y
- x B
- y C
IIV
III II
Hệ tọa độ chia mặt phẳng thành 4 phần (các góc 1/4) thuận theo chiều kim đồng hồ.
19. 19
1.5 KHÁI NIỆM ĐỘ CAO VÀ HIỆU ĐỘ CAO
Độ cao của một điểm là khoảng cách từ điểm đó đến một mặt được chọn làm gốc
tính theo phương của đường dây dọi. Tùy thuộc vào mặt được chọn làm gốc chúng
ta có các loại độ cao sau:
-Nếu chọn mặt thủy chuẩn gốc là mặt Geoid → Độ cao tuyệt đối (độ cao thường)
HA, HB’
-Nếu chọn mặt thủy chuẩn gốc là mặt thủy chuẩn giả định → Độ cao tương đối (độ
cao giả định) HA’ , HB’.
-Nếu chọn mặt thủy chuẩn gốc là mặt Elipxoid → Độ cao trắc địa (HA
’’ , HB
’’).
Hiệu độ cao là hiệu số độ cao giữa 2 điểm hay là khoảng cách giữa 2 bề mặt thủy chuẩn.
