Đang tải... (xem toàn văn)
Nối tiếp phần trước của giáo trình,Phần 2 cuốn sách trình bày các nội dung: Đo vẽ bằng máy toàn đạc điện tử, công nghệ số hóa bản đồ, thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số, hệ thống thông tin địa lý GIS.
TS NGUYỄN THẾ THẬN TRẮC ĐỊA ÚNG DỤNG ■ ■ (Tải bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - MỎ ĐẨU Trắc địa khoa học Trái đất Nó tồn cơng tác đo đạc, tính tốn xử lý sơ liệu nhằm xác định hỉnh dáng kích thước Trái đất; biểu diễn địa hình mặt đất thành đồ phục vụ việc xảy dựng cơng trình yêu cầu kỹ thuật khác Trắc địa cần thiết nhiều lĩnh vực cứa kinh t ế Quốc dân VÀ Quốc phòng Trong xảy dựng, Trắc địa cần thiết tất giai đoạn xây dựng công trinh Ớ giai đoạn khảo sát người kỹ sư cấn thiết phoi có sơ'liệu địa hình khu vực Nhiệm vụ quan trọng Trắc địa thành lập bủn đồ mặt cắt địa hình Thiếu đồ khống thê qui hoạch xăy dựng thành phố, đường sá, kênh mương, đẽ đập, hệ thong tưới tiêu nước Khi thiết kế, người kỹ sư cần có kiên thức trắc địa đ ể sử dụng đồ, tính tốn thiết kê òác cơng tác xăy dựng, dự tính phương pháp nhằm đảm bảo kích thước hình học cơng trinh, v.v Ở giai đoạn thi cơng cơng trình, còng tác trắc địa đảm bảo cho việc chuyến thiết kè trường VỚI kích thước hình học cồng trinh giữ xác theo bán thiết kẻ Khi xăy dựng xong phần hay toàn bọ cỏng trinh, phai tiến hành đo vẻ hồn cơng nhằm xác định vị trí thực cơng trình đẽ kiếm tra đanh giơ chất lượng thi công Tĩ~x)ng giai đoạn khai thác công trình (đói lúc thi cơng), cơng tác trắc địa tiến hành quan trắc theo dõi biến dạng công trinh đẽ đánh giá chất lượng, kiếm định lại s ố liệu khảo sát, giải p h áp tính tốn, thiết k ế nhằm đảm bảo ổn định bền vững công trinh trinh sử dụng Trong trinh ph át triển trắc địa phản nhiều ngành chuyên môn hẹp như: Trắc địa cao cấp, Trắc địa cơng trình, Trắc địa mổ Trăc địa ảnh, Bản đồ học, Địa Ư.Ư Cùng với p h t triển KHKT, Trắc địa ngày đả có cơng nghệ đo đạc đại VỚI loại máy móc thiết bị xác Hệ thống định vị tồn cầu GPS} cơng nghệ chụp ảnh s ố hàng khơng có gắn thiết bị định vị GPS, hệ thống thông tin địa lý GIS,các loại mảy toàn đạc điện tử, thiết bị đo đạc laze đại v.v Nhằm giúp bạn đọc có thêm nguồn tài liệu phong phú đ ể nghiên cứu, xin trân trọng giới thiệu sách Trắc địa ứng dụng Quyền sách có2 phần gồm 10 chương P h ầ n Trắc địa đại cương có chương: Chương Những kiến thức trắc địa Chương Các công tác kỹ thuật đo đạc Chương Lưới khống chế trắc địa Chương Đo vẽ đồ mặt cắt địa hình Chương Cơng tác trắc địa xảy dựng P h ầ n Công nghệ đồ sô'và hệ thống thông tin địa lý GIS gồm chương Chương Cơ sở công nghệ đồ sô' Chương Đo vẽ máy toàn đạc điện tử Chương Cơng nghệ s ố hóa đồ Chương Thành lập đồ công nghệ ảnh s ố Chương 10 Hệ thống thông tin địa lý GIS Chúng xin cảm ơn tác giả tài liệu tham khảo sử dụng sách Đặc biệt tác giả xin cảm ơn TS Nguyễn Thạc Dủng cung cấp nguồn tài liệu chính, đả đọc sửa cho phần thú nhàt sách Tuy tác giả cố gắng khơng tránh khỏi khiếm khuyết Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp độc giả Mọi ỷ kiến xin gửi về: Bộ môn Trắc địa Trường đại học Xây dựng Hà Nội ĐT: 04 8697410 Email: thannt@nuce.edu T c g iả Phần thứ TRẲC ĐỊA DẠI CƯƠNG ■ m Chưưng NHŨNG KIẾN THỨC TRẮC ĐỊA c BẢN 1.1 HỆ QUY CHIẾU TRẮC ĐỊA 1.1.1 Hệ quy chiếu độ cao Geoid đất Như biết, bề mặt tự nhiên Trái đất phức tạp; 71% nước biển đại dươn^, lại 29% lục địa Do xem Trái đất bao bọc bề mặt nước biên trung bình yên tĩnh kéo dài xuyên qua đảo lục địa tạo thành mặt cong khép kín Pháp tuyến mặt điểm trùng với phương dây dọi điểm Mặt gọi mặt thủy chuẩn Mặt thúy chuẩn trùng với mực nước biển yên tĩnh trung bình gọi mặt thủy chuẩn gốc, hay gọi mặt Geoid Mặt Geoid mặt quy chiếu độ cao Ilệ độ cao Độ cao điểm khoảng cách tính theo phương dây dọi từ điểm đến mặt Geoid (mặt thủy chuẩn) Ớ Việt Nam mặt geoid xác định qua Trạm nghiệm triều Hòn Đấu, Hải Phòng 1.1.2 Hệ quy chiếu tọa độ Ellipsoid đất Đế xác định mật thủy chuẩn người ta phải xác định phương dây dọi điểm khác Phương dây dọi phụ thuộc vào phân bố đất đá vỏ Trái đất thường khơng có quy luật Do mặt thủy chuán xác định theo cách gần với mặt đất tự nhiên mặt khơng biểu diễn phương trình tốn học Đế biểu diễn mặt đất tự nhiên người ta chiếu điểm lên mặt lý lhuyết, nghĩa mặt có thê xác định phương trình tốn học (Hình 1-1) Mặt cần phải đáp ứng hai vêu cầu bản: - Biểu diễn phương trình tốn học; - Gần với gcoide Hình 1-1 Hình 1-2 Qua nghiên cứu người ta thấy ràng mật gcoide tương ứng với hình thể hình ellip quay quanh trục ngắn (Hình 1-2) Trong hình học có tên ellip tròn xoay (ellipsoid) Nhiều nhà bác học nước khác xác định kích thước ellipsoid Trái đất Theo số liệu F.N Krasôpsky năm 1924 thì: Bán trục lớn a = 6378245 m; Bán trục bé b = 6356863 m; Độ dẹt a = (a - b)/a = 0,003352 = 1/298,3 Kích thước ellipsoid Trái đất xác định vệ tinh hộ tọa độ WGS84 (Woid Geodelic System 1984) là: a = 6378137 m ; « = /2 ,2 Ellipsoid đặt vào tâm Trái đất có bán trục nhỏ song song với trục quay Trái đất Như hệ quy chiếu tọa độ mặt đất ellipsoiđ với tham số định vị lòng Trái đất với diêm gốc có tọa độ xác định Vì độ dẹt nhỏ nên biểu diễn phần bể mặt Trái đất người ta xem mặt đất mặt cầu với bán kính R = 6371110 m Trong xây dựng biểu diẻn mộc khu đất hẹp phạm vi 20 xem mặt đất mặt phẳng X 20km Hệ tọa độ địa lý Xem bề mặt lý thuyết Trái đất mặt cầu ta có định nghĩa sau: Hệ tọa độ địa lý Chọn kinh tuyến qua đài thiên Bắc văn Greenvvich (kinh tuyến gốc) xích đạo làm hệ trục Một điếm mật đất định vị xác nhờ tọa độ địa lý độ kinh độ vĩ sau (Hình 1-3) Độ kinh (X) Độ kinh Hình 1-3 điểm góc nhị diện tạo bới mặt pháng kinh tuyến chứa điểrn mặt phắng kinh tuvến gốc Độ kinh tính từ kinh tuyến gốc hai phía Đơng Tây bán cầu Độ vĩ (cp) Độ vĩ điểm góc tạo bới đường dây dọi qua điểm mặt pháng xích đạo Độ vĩ tính hai phía Bắc Nam bán cầu kể từ xích đạo Ví dụ mốc tam giác Láng, Hà Nội có tọa độ địa lý là: X = 105"46'40"Đ (p = 21l’07’48"B 1.2 PHÉP CHIẾU BÁN ĐỒ 1.2.1 Khái niệm Mơ hình Trái đất - cầu cho ta hình dạng đắn vị trí tương hỗ điểm mặt đất Song lúc dễ dàng sử dụng mơ Nếu thể lên mặt pháng khu vực cần thiết Trái đất thuận lợi Một bán vẽ giấy khu vực rõ ràng tiện lợi cho công việc Nhưng làm thê bề mặt hình cầu mặt phắng, tức chuvến điểm xác định tọa độ địa lv (ọ, X) thành điểm xác định tọa độ vng góc (x, y) Đầu tiên người ta tính tốn xây dựng giấy mạng lưới kinh tuyến vĩ tuyến, sau từ đường lưới theo tọa độ người ta biểu diễn chi tiết thu nhận dược đo vẽ địa hình Lưới kinh tuyến vĩ tuyến sở đồ Tùy theo phép chiếu hình lựa chọn, kinh tuyến vĩ tuyến đổ bicu diễn dans lúc đường thẳnu lúc đường cong c? Nếu chiếu lưới vĩ tuyến kinh tuyến lừ mặt hình cầu xuống mặt bên hình trụ hình nón (Hình 1-4) sau cắt dàn trái trcn mặt phắng mặt trụ mặt nón trường hợp đầu có tên phép chiếu hình trụ - kinh tuyến vĩ tuyến biểu thị dạng đường vna góc tươ!!2 ứng, trường hợp thứ hai gọi phép chiếu hình nón - vĩ tuyến biểu thị vòna tròn đồng tâm, kinh tuyến bán kính xuất phát từ tâm cứa vòna tròn Hình 1-4 Pliép chiếu hìnli trụ (a) liìnli I1 ĨI1 (b) Bất kỳ phép chiếu xây dựng theo định luật toán học chặt chẽ Nghĩa xác lập quan hệ hàm số toa độ địa lý toa độ vng góc: X= f (cp, X ) ; y = g(q>, k) Đây hàm số có quan hệ - một, nshĩa ứng với giá trị (p X cho ta một giá trị duv X, y ngược lại Bộ môn nghiên cứu quy luật xây dựng phương pháp chiếu đồ tốn bán đồ 1.2.2 Phép chiếu Mercator cho hình cầu Định nghĩa Đâv phép chiếu đồng dạng mặt cầu lên mặt trụ tiếp xúc theo xích đạo, sau triển khai mặt trụ thành mặt phắng (Hình 1-5) Hình 1-5: Phép chiêu Mecator Trên mặt cầu bán kính đơn vị ta ký hiệu: - o điểm gốc hệ tọa độ địa lý, - POP' kinh tuyến gốc (đi qua O), - A điểm có độ vĩ (p độ kinh Ằ., - EAE| vĩ tuyến điếm A, - PAAqP' kinh tuyến điếm A - A', A" hai điểm lân cận A tương ứng nằm kinh tuyến vĩ tuyến với A Trên mặt pháng theo phép chiếu Mercator ta có: - Xích đạo trở thành đường tháng dược chọn làm trục X, - Kinh tuyến gốc POP' khai triển thành đường thẳng trục y, - Kinh tuvến điểm A biểu diễn thành đường thảng song song với trục O v có hồnh độ X = X, - Vĩ tuyến điểm A (đường tròn F A F ị ) (lươc biêu diễn thành đường thắng song song với trục Ox cho tung độ cứa nổ bảo đảm cho đồng dạng phép chiếu Các điếm mặt cầu , A, A \ A" tương ứng dược biếu diẻn mặt phẩng điểm o (gốc hệ tọa độ vng góc), a, a', a" Với phép chiếu đồng dạng tỷ lệ theo hai hướng vng góc nhau, nghĩa ta viết: aa' _ aa" A A ' = AA" Theo khái niệm tốn học ta có: Nghĩa — — == ckp aa' = dy aa" = dx = ứk AA' = d