Bài Giảng Trắc Địa Đại Cương ( Combo Full Slides )

I.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẮC ĐỊA Trắc địa là khoa học về Trái đất mà nội dung cơ bản của nó là thông qua các phép đo đạc nhằm xác định vị trí tương đối của các đối tượng trên bề mặt đất và bi

BÀI GIẢNG TRẮC ĐỊA ĐẠI CƯƠNG

2014

TRẮC ĐỊA ĐẠI CƯƠNG

1) KHÁI NIỆM CƠ BẢN

TÀI LIỆU HỌC TẬP

1) Trắc địa đại cương, GS TS Võ Chí Mỹ

2) Hướng dẫn thực tập TĐĐC, TS Vương Trọng Kha 3) Giáo trình điện tử TĐĐC

4) Trắc địa cơ sở I, II

?

CHƯƠNG I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRẮC ĐỊA

BÀI GIẢNG TRẮC ĐỊA ĐẠI CƯƠNG

CHƯƠNG I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRẮC ĐỊA

I.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẮC ĐỊA

I.2 CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA

I.3 KHÁI NIỆM VỀ BẢN ĐỒ

I.4 ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG, GÓC PHƯƠNG VỊ VÀ GÓC HAI PHƯƠNG

1.5 CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN TRONG TRẮC ĐỊA

TRẮC ĐỊA LÀ GÌ?

I.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẮC ĐỊA

Trắc địa là khoa học về Trái

đất mà nội dung cơ bản của nó là thông qua các phép đo đạc nhằm xác định vị trí tương đối của các

đối tượng trên bề mặt đất và biểu diễn chúng trên các loại bản đồ, bản vẽ.

Trắc địa được chia làm hia hướng chính:

Trắc địa địa hình trắc địa cao cấp

Trắc địa cao cấp: Tiến hành trên khu vực rộng

Các yếu tố hình học đo được trên bề mặt trái đất, được hiệu chỉnh độ cong của Trái đất Trắc địa cao cấp nghiên cứu hình dạng và kích thước trái đất, sự biến động vỏ trái đất, xây dựng mạng lưới khống chế mặt bằng và độ cao có độ chính xác cao trên toàn bộ lãnh thổ quốc gia.

TRẮC ĐỊA ĐỊA HèNH

Đư ợc tiến hành trên khu vực nhỏ Bề mặt Trái đất đư ợc coi là mặt phẳng; các yếu tố hình học: đ ường, hư ớng đ ược coi là thẳng Các đư ờng dây dọi tại các các điểm bất kỳ đư ợc coi là song song với nhau Góc giữa 2 hướng bất kỳ đ ược coi là góc phẳng

* Diện tích phơi theo ranh giớ i thiết kế: S = 6ha

40m 35 30 25 20 15 10

0 5 10m 5 0

Hệ độ c ao: Nhà n ớ c

Hệ t oạ độ: Nhà n ớ c VN2000 k inh t uy ến t r ục 107 45 mú i c hiếu 3

c hê nh c ao đ ờng đồng mức 0.5m 1c m t r ê n bản v ẽ bằng 5m t hực địa

Nhà bị hỏngSông suốiKhe suối

Cầu bê tôngBình độ, độ cao

Ao Cỏ thấp, cỏ cao

Đ ờng mòn

Đ ờng bê tông

Đ ờng sắtMái dốc

Mộ độc lập

M ơng, kênh dẫn n ớ cTrạ m biến thế trên cột

Đ ờng dây điện hạ thế

Cây dừa, cọCây họ tre, nứaRừng cây độc lậpCây bụiLúa

E:\l o go v m.jpg

k ý hiệu bản v ẽ

dự á n đầu t x ây dựng c ông t r ình nhà má y sàng - t uy ển t han Kh e Thần

Viện tr ởng P.Viện tr ởng

TP Đ ịa cơ mỏ Chủ nhiệm Thực hiện chính Thực hiện

Nguyễn Anh Tuấn

L u Văn Thực Nguyễn Tam Sơn Nguyễn Tam Sơn Phạm Văn Chung Chu Thế Văn

42.278 DC2-12

57.868 DC2-11

43.913

42.762 DC2-14

43.638DPDC8

45.848DPDC12

46.304DPDC14

46.086DPDC13

47.160DPDC15

50.680DPDC16

53.298DPDC17

58.221DPDC1978.310

DPDC20

63.921DPDC18 DPDC1059.141

50.605DPDC6

49.299DPDC5

47.701DPDC4

47.125DPDC1

52.056DPDC2

58.112DCDP3

sõn

b?p

b?pc.l?nc.bũb?pwc

b?p

b?p

c.bũB1

B1B1

B1wc

N

B1

DPDC945.517

48.0651.1353.4955.3853.08

56.6857.7356.17B956.583

56.7455.5154.3152.75 51.8050.1154.65

52.8351.5049.6348.9753.28

52.0054.8257.94

69.0064.00

61.50

54.00

58.120DPDC17'

41.9623

52.6452.8951.7252.6652.5150.9451.8150.9753.3454.4954.5553.0354.38

59.12 59.21 59.21

58.6959.4459.3259.8660.9062.1463.6264.7964.4962.2762.4862.6763.3465.3266.5068.5172.2272.6474.7476.3476.4778.5079.5377.9374.06 72.4670.4970.3068.5866.4166.8264.8966.6466.5764.76

69.7771.3874.4878.3878.4879.7587.0788.8187.8987.11 85.3582.1381.3083.5284.5587.2188.0486.2683.9383.1481.1979.5077.4777.1275.9876.1177.7880.2580.9479.11 75.3773.08

58.6858.9160.8661.9663.9465.5665.7965.3366.05

65.9763.4264.8866.2763.2362.0861.0561.3360.6258.9860.6061.6565.7468.1267.9070.6473.6377.1675.6271.2270.16 67.1065.3064.5061.0661.1859.7661.2162.8663.25

56.5755.6955.7158.81

54.83 56.6357.6555.6554.06

53.4155.3558.2160.8662.79

59.2855.7058.05

47.6147.4448.7049.0450.5549.5549.0949.17

51.3351.3051.3551.93

50.1749.8249.6953.67

46.3246.6147.4848.0446.5246.8047.5346.7946.6846.7846.8947.52

45.8645.1144.70

46.02 46.16 46.13

45.96 45.95 46.0946.0746.4446.3946.4146.9747.7748.5148.9248.8448.4048.4148.4548.5448.38

45.1745.9746.11 46.1146.2246.20 46.6046.0245.8445.0344.8843.9243.6543.5943.5643.4943.4543.4843.79

43.8243.8743.6144.5544.4144.4244.3543.7743.50

54.8453.4552.2456.1659.2161.2963.0665.3367.2768.6970.41

78.2874.9774.6672.1071.3569.6668.0867.3366.4066.1763.8063.6563.5762.7361.5060.5860.5160.6160.3357.7755.6452.5552.4253.4853.5455.4656.4557.93

45.7346.1346.8448.0447.06 46.8946.5745.57 45.5045.1648.99 48.77 48.60

50.5652.2252.9653.2655.2156.6858.0855.35

45.1445.2845.4245.7145.3344.97

56.4259.2661.9663.6767.0670.8272.5457.28

57.4757.4054.0851.6750.8748.3748.63

49.1549.06 49.2949.5749.5549.8250.8349.9250.4953.7556.4757.42

50.55 51.2454.7758.2461.4064.0366.6367.6172.6073.8168.2361.2257.3355.4551.5650.8551.0951.6752.1451.8052.9953.83

50.8351.0351.5851.2052.4554.3758.0958.7257.1456.2555.6455.8058.4660.2361.1463.4066.1066.2274.88

66.3963.5959.99 56.4753.0949.9150.4751.21

42.8142.21

43.2342.9442.3541.9742.55

42.68

42.91

42.3842.30

42.5040.58

41.17

42.1942.6441.6241.3441.2041.4141.3941.4841.4443.67

45.73 45.7645.7845.7145.2645.1345.1545.1345.3045.2945.3445.1345.1645.2845.3645.3445.16

46.3646.3146.3146.0345.8445.3946.2146.5846.9847.6047.8047.85 48.3249.9549.8349.9950.56 50.8448.7046.4546.1846.2346.1746.87

50.7650.8951.29 51.7954.2554.6554.6257.75

47.7749.2447.8947.3547.2846.4945.18

60.0361.76 64.42 66.1869.7972.2775.1576.8677.4073.9074.84

77.1873.5972.2772.3669.0566.0563.87 67.4867.8468.7768.7265.2062.5061.8759.5959.0859.7660.9464.7767.6271.4374.8977.1974.1678.2378.1377.6076.1673.2373.9173.7873.0869.6070.2670.2970.1366.1366.2164.1960.04

58.1158.7861.4057.0555.37

58.40

58.9258.4755.8255.1456.3656.07

59.2459.9861.2462.4164.7966.37

50.4046.51 47.07 47.17

48.0049.6150.95

50.5853.07 53.79 53.46

55.9757.41

57.64

45.9446.6046.1446.4646.2646.6645.9345.8545.7045.52

47.14 47.24 47.9047.5448.5747.63 48.0648.9846.6749.6847.2948.6447.41

49.7349.1147.5649.3747.81

49.5549.8148.13

51.0450.55

48.44 48.78

49.61 50.4050.6050.7851.6851.4353.1351.05

52.9550.37

52.5050.04

52.3350.59

51.9951.21

52.3953.6255.2857.70 56.6859.2455.4653.7058.0753.4657.6554.2857.0255.3557.2656.8859.7956.05

59.8759.79

55.3453.8953.3453.3353.17

46.25

50.9446.7050.04

47.1047.2550.02

46.3345.7045.8351.2245.88

49.3748.1746.88

50.0751.9252.5754.3755.3855.6854.5257.1053.31

57.8455.1457.9756.8757.6657.70

41.0339.6141.7741.7242.13

42.1742.13

41.4641.3842.1542.72

43.60 43.0642.86

44.7244.56 44.8044.74 44.91

45.5345.1645.2045.0642.64

44.08

44.3143.91

43.8343.8443.8843.0843.0743.3844.04

44.58

45.0644.95

44.4544.72

44.4444.38

44.3744.4343.8244.2444.5544.6645.37

44.9645.0444.6943.13

43.40

44.0644.1044.0244.02

43.4843.4942.45

43.55 43.57

44.1244.02

44.4843.26 43.12

42.6742.7542.7543.2843.2243.3243.3843.6043.7443.6843.6444.0944.06

44.4144.02

44.3044.4044.36 44.3644.37

44.7844.8545.1445.48 45.4944.76

45.13

42.29 42.1742.2342.1742.2442.1142.1842.1042.0642.24 41.7141.7941.7941.8241.7841.8841.3441.3741.3441.3741.4441.4841.4841.3941.4841.3841.6541.2241.0941.6941.2141.01

45.10

40.73 40.6740.6240.8442.2340.3340.37

40.2340.10

40.7240.0340.1440.1440.0439.4439.3939.5039.5039.6139.5839.7239.7839.8941.66

41.5641.61

41.5341.6441.6440.57

40.6140.6440.5640.5740.6240.82

40.7740.6441.5340.72

41.6441.59 41.99 41.9642.17

41.9342.11

42.0342.35 42.0642.4042.4142.4842.5942.8443.02 42.9742.95

44.29

44.3843.97

44.2743.83 43.88

43.87

43.91

43.7643.8843.7343.70

43.4743.46

43.3943.3943.3842.93

42.90

42.9042.8143.0542.8742.2742.2842.42

42.2842.2141.8242.00

41.8041.84

42.0341.77

41.8641.76

41.74 41.8241.77 41.69

41.87

41.8541.8541.7741.8741.73

41.88 41.7741.9042.00

42.9542.9842.9042.9043.0742.87

42.9242.2842.28 42.1542.10 41.9141.9942.22

41.2040.8640.3640.2540.9839.8340.2340.2940.6240.6540.9840.99

40.9941.0041.0341.2341.1240.8141.03

40.6640.9940.7640.98

40.7740.89

41.6741.5941.4242.35

41.9241.7341.3642.1441.4542.19

42.74

43.1142.72

42.7842.80

42.7842.58

42.5742.63

42.3542.5642.3842.7342.58

42.77

44.6945.2245.0444.9445.2945.37

44.6644.5544.24 43.8244.3844.3744.3844.43

44.44

44.6144.5544.7244.4544.95

45.0645.1245.07

44.0344.0443.3843.0743.0843.03

43.4543.4343.3843.38

43.48 43.6643.88

43.84 43.8343.91

44.43 44.3144.17

44.0643.66

43.5543.38

43.4443.46

43.4743.2143.1642.8242.7242.28

42.0042.0842.24

42.0642.3842.6842.89

42.7942.5842.6042.6442.2742.2242.19

42.2142.05

41.9642.1242.31

42.45

42.2542.25

44.7844.9644.5344.32 44.9044.5744.5444.80

44.9945.1345.1045.0645.20 46.8345.16 45.53

46.0446.2245.60

46.2345.9545.7645.7646.3445.6545.7845.0144.9344.9844.9144.8544.7444.8544.8044.7044.5544.52 44.5644.04

44.2144.02

43.8543.6243.61

44.88

44.72

45.1544.8844.0444.2943.6343.0642.9142.82

43.1743.3643.23

43.1442.86

42.85 43.0642.8943.1343.13 43.2243.8243.8143.8943.7943.7743.7443.67

43.6143.7143.5343.0743.1943.26 43.1242.97

42.83 42.8242.72

42.38 42.38

42.0942.0442.10

42.02 42.15

42.1342.0141.4241.4641.3841.4641.44 41.4441.4641.46

41.6041.4641.23 41.2541.21

41.36

41.2541.2341.17

42.13 42.1742.13 42.23

41.6241.72

41.7741.7041.3741.5641.3841.6141.43

41.4341.2640.9741.1741.1941.4841.6642.05

41.9641.1442.28

40.8839.40 40.8740.8641.1141.0341.13

41.0741.8241.98

42.0042.0242.14 42.05

42.1142.01 41.9741.98

52.83

53.1753.3353.34

55.34

59.7955.13

59.8756.05

59.7956.8857.2655.3557.0254.2857.6553.4658.0753.7055.4659.2456.6859.6155.2852.4753.62 52.3951.21

51.9950.59

52.3350.04

52.5050.37

52.9551.05

53.1351.43 51.6850.7850.6050.4049.6148.7848.44

50.5551.0448.13

49.8149.5547.8149.3747.5649.1149.7347.4148.6447.2949.6846.67

48.9848.0647.6348.5747.54

47.9047.2447.14

45.5845.52

45.7045.5045.5245.70

46.6646.2646.4646.1446.6045.94

45.82

51.1546.6946.7346.24

66.3764.7962.4161.2459.9859.24

56.0756.3655.1455.8258.4758.9258.40

55.3757.0561.4058.7858.1158.5660.0464.1966.2166.1366.3170.1370.2970.2669.6073.0873.7873.9173.2376.1677.6078.3378.23

74.1677.1974.8973.4167.6264.7762.2260.9459.7658.6159.5961.8762.50 65.2068.7268.7767.8467.4863.8766.0569.0572.3672.2773.5977.18

74.8473.9077.4076.8675.1572.2769.7966.1864.4261.7660.03

45.1846.49

47.2847.3547.8949.24 47.77

57.7554.6254.6554.2551.7951.2950.8950.76

46.8746.1746.2346.1846.4547.54

50.8450.5649.9949.8349.9548.3247.8547.8047.6046.9846.5846.2145.39 45.8446.03 46.31 46.31 46.3645.22

45.1645.34 45.2945.3645.28 45.1645.13 45.34 45.2945.1445.3045.1345.15 45.13 45.17

45.2845.7945.71 45.7845.7645.73

45.2145.3345.7145.4245.28 45.1444.89

53.7355.3556.8956.6855.2153.2652.9652.2250.5648.6048.7748.99

45.1645.5045.57

46.5746.8947.0648.0446.8446.1345.73

57.9356.4555.4653.5453.4852.4252.5554.4057.7760.3360.6160.5160.5861.5062.7363.5763.6563.8066.1766.40 67.33 68.0869.6671.3572.1074.6674.9778.28

70.4168.6967.2765.3065.57 65.6165.3363.0661.2959.2157.5656.1652.3654.8456.20

43.5043.7744.3544.4244.4144.5543.6143.8743.8243.79

43.4843.4543.4943.5643.9043.9244.8845.0345.8445.9646.2646.5546.7446.2246.1146.1145.9745.47

48.3848.5448.45 48.4148.3348.1648.4048.84 48.7948.5147.7746.9746.4146.3946.44 46.07

46.0945.9545.9646.3946.1646.0244.7045.1145.86

47.5246.7746.7846.6846.8647.5346.9046.5248.0447.4846.6146.32

47.6949.0949.55 50.5549.0448.7047.6847.4447.49

53.80

49.6949.8250.17

52.3151.93

51.3551.3051.3349.8649.17

58.05

55.7059.28

62.79 60.86 58.21 55.35

53.4154.06 55.6557.6556.6354.83

58.8158.1455.6956.57

63.8962.8661.2159.7661.1861.0662.37

65.3067.1070.1671.2275.6277.1673.6370.6467.9068.1265.7461.6560.6058.9860.6260.4561.0562.0863.2365.2566.2764.8863.4265.9766.0565.3365.7965.5665.8761.9660.8658.9158.68

73.0875.3779.1180.9480.2577.78 75.0475.9877.1277.4779.5081.1983.1483.9386.26

88.0487.2184.5583.5281.1982.1385.3587.1187.8988.8187.0779.7578.4878.3874.06

73.7069.77

64.7666.5766.6464.89

66.8266.4168.5870.3070.4972.4674.06

77.9379.5378.5076.4776.3474.7472.6472.2270.1466.5065.3263.3462.67 62.48 62.27

64.4964.7963.6262.1460.9059.8659.3259.4458.6959.2159.2159.1254.3853.0354.55 54.4953.3450.9751.8150.9452.5152.66 51.7252.8952.64

Trắc địa phân chia ra các chuyên ngành:

Trắc địa tham gia phục vụ:

Chụp ảnh (Photogrammetry)

Toàn đạc điện tử (Total station)

Định vị toàn cầu (Global Positioning

System)

Kỹ thuật laser (Laser technique),

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic

I.2 KÍCH THƯỚC VÀ HÌNH DẠNG TRÁI ĐẤT

I.2 KÍCH THƯỚC VÀ HÌNH DẠNG TRÁI ĐẤT

Eratosthenes Aristotle

Pytagore

(580 - 500 TCN) (Thế kỷ thứ IV TCN) Thế kỷ thứ III TCN

40.349km 40.074km

Trái đất

THẠCH QUYỂN

LITHOSPHERE

Vỏ Trái Đất

• Sâu trung bình: 40-60 km

• Vùng núi: 50-60 km

• Đồng bằng: 35-40 km

Bề mặt đất bao gồm lục địa, hải

đảo và các đại dương

Sâu nhất ở đáy đại dương (Vũng

9 km

Everes t

11 km Moren

a

Kết quả nghiên cứu cho thấy:

độ lồi lõm trung bình trên bề mặt trái đất gần trùng với mặt nư -

ớc đại d ương trung bình, yên tĩnh xuyên qua các lục địa và hải

đảo, làm thành mặt cong khép kín được gọi là mặt thủy chuẩn gốc quả đất (Geoid)

Đặc điểm bề mặt geoid :

• Tiếp tuyến tại một điểm bất kỳ

trên mặt đất đều vuông góc với phư

-ơng của dây dọi

• Ph ương dây dọi tại các điểm thay

đổi do phân bố vật chất không

đồng đều

• Không thể biểu diễn bề mặt geoid

bằng mô hình toán học

• Trùng mặt phẳng xích đạo trái đất

• Pháp tuyến tại mọi điểm bất kỳ trên

mặt đất đều vuông góc với mặt

elipsoid

• Tổng bình ph ương chênh lệch

khoảng cách giữa hai bề mặt geoid

và elipsoid là nhỏ nhất

a.H×nh chiÕu lªn mÆt cÇu

• ¦u ®iÓm: H×nh chiÕu kh«ng bÞ biÕn

d¹ng

• Như îc ®iÓm: Kh«ng thuËn tiÖn khi vÏ,

b¶o qu¶n vµ sö dông

I.3 HÌNH CHIẾU MẶT ĐẤT LÊN MẶT PHẲNG VÀ MẶT CẦU

UTM (Universal Transverse Mercactor)

Vĩ tuyến : là giao tuyến giữa mặt phẳng

vuông góc với trục quay NS với mặt thuỷ chuẩn gốc quả đất

Vĩ tuyến lớn nhất có tâm trùng với tâm

quả đất gọi là xích đạo.

HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA Lí

Đường kinh

tuyến gốc qua

điểm G

Kinh tuyến Greenwich

HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA LÝ

Kinh độ địa lý (λ) : Kinh độ địa lý của một điểm là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó và mặt phẳng kinh tuyến gốc

Vĩ độ địa lý (φ) : Vĩ độ địa lý của một điểm là góc hợp bởi đường dây dọi đi qua điểm đó với mặt phẳng xịch đạo

17 0

λ = 105 0 50’ Đ

φ = 21 0 02’ B

Theo Gauss, trái đất đư ợc chia làm

60 múi dọc theo kinh tuyến, mỗi múi có giá trị 60 o , đánh số thứ tự 1, 2, 3,

đến 60 từ kinh tuyến gốc sang phía

đông, qua tây bán cầu rồi trở về kinh tuyến gốc

Trong mỗi múi, kinh tuyến giữa chia múi thành hai phần bằng nhau,

đối xứng

Đặt quả cầu nội tiếp một hình trụ nằm ngang sao cho kinh tuyến giữa của mỗi múi tiếp xúc với mặt trong của hình trụ

Hệ toạ độ vuông góc

Gauss-Kruger

Dùng tâm Trái đất làm tâm chiếu, tịnh tiến và xoay Trái đất, lần lượt chiếu các múi lên mặt trụ rồi khai triển

mặt trụ thành mặt phẳng.

Đặc điểm của hình chiếu mỗi múi:

Xích đạo trở thành trục hoành oy.

Kinh tuyến giữa thành trục tung ox, vuông

Hệ toạ độ vuông góc Phẳng

Gauss

S

O N

X

Y

Xích đạo 0

Y

Xích đạo 0

- Ứng với mỗi múi ta có một hệ toạ độ

vuông góc, hợp bởi đ ờng xích đạo và kinh tuyến giữa của múi đó.

- Hệ toạ độ này gọi là hệ toạ độ phẳng Gauss

KM x

A

A

658

Biểu diễn vị trí một điểm bất kỳ A trong

hệ tọa độ Gauss- Kruger

HỆ TOẠ ĐỘ PHẲNG UTM

- Sử dụng hình trụ có bán kính nhỏ hơn bán kính trái đất.

- Hình trụ cắt Elipsoid tại hai cát tuyến đối xứng và cách

kinh tuyến giữa 180km

- Lấy tâm Trái đất làm tâm chiếu

Hai cát tuyến cắt mặt trụ

có chiều dài không đổi (biến dạng m=1); kinh tuyến giữa biến dạng chiều dài m=0,9996 UTM là phép chiếu giữ góc, độ biến dạng được phân bố đều trong múi 6 0