Tài liệu Slide bài giảng Trắc địa đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC LÊ HOÀNG SƠN 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 CHƯƠNG 1 QUẢ ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN 3 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 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) Geoid 5 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 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 1.1.2 KÍCH THƯỚC Nhìn tổng quát thì mặt geoid có hình dạng gần giống với mặt ellipsoid. b a Geoid O Elippsoid Độ dẹt ellipsoid a b  a 8 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 1.1.2 KÍCH THƯỚC Kích thước các ellipsoid đã và đang sử dụng tại Việt Nam: Quốc Năm Bán kính lớn Bán kính nhỏ Độ dẹt gia a (m) b (m) α Krasovski Liên Xô 1940 6.378.245 6.356.863 1/298,3 (cũ) WGS 84 Hoa Kỳ 1984 6.378.137 6.356.752,3 1/298,257 Tác giả Trong trường hợp gần đúng có thể xem quả đất là mặt cầu có bán kính trung bình R  6371km 10 1.2 CÁC HỆ TỌA ĐỘ DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA 1.2.1 Hệ 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 Kinh độ - Vĩ độ: 12 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 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 Cho ellip quả đất tiếp xúc bên trong mặt trụ nằm ngang. Chiếu lần lượt từng múi lên mặt trụ ngang. 15 Khai triển mặt trụ ngang theo phương dọc để được mặt phẳng chiếu. 16 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 2 phép chiếu là: y S  m 2 2R .S 17 * 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 * Từ năm 1975 – 2000, Việt Nam đã sử dụng phép chiếu Gauss + ellipsoid quy chiếu Krasovski tạo thành hệ tọa độ vuông góc phẳng HN – 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 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