Bài giảng Trắc địa đại cương - Lê Hùng

104 trang ngocly 2970

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Trắc địa đại cương - Lê Hùng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_trac_dia_dai_cuong_le_hung.doc

Nội dung text: Bài giảng Trắc địa đại cương - Lê Hùng

TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI MIỀN NÚI  Ks. Lê Hùng BBÀÀII GGIIẢẢNNGG TTRRẮẮCC ĐĐỊỊAA ĐĐẠẠII CCƯƯƠƠNNGG THÁI NGUYÊN , 2009
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa CHƯƠNG I : KIẾN THỨC CHUNG VỀ TRẮC Đ ỊA 2 1. Vai trò , nhiệm vụ của môn học 2 2. Nghiên cứu quả đất 2 3. Khái niệm về các phép chiếu và hệ toạ độ 4 4. Khái niệm về định hướng đường thẳng – Bài toán xác định 12 5. Sai số trong trắc địa 15 CHƯƠNG II : MÁY KINH VĨ V À ĐO GÓC 18 1. Nguyên lý đo góc bằng – Máy kinh vĩ 18 2.Các phương pháp đo góc 26 3.Máy toàn đạc điện tử 31 CHƯƠNG III : Đ O KHOẢNG CÁCH 34 1.Xác định đường thẳng( ngắm thẳng) 34 2.Đo dài bằng thước thép 37 3. Đo dài bằng máy kinh vĩ và mia đứng 42 CHƯƠNG IV : Đ O CAO HÌNH HỌC 45 1. Khái niệm về hệ thống cao độ và các phương pháp đo cao 45 2.Nguyên lý đo cao hình học – máy thuỷ bình 46 3.Phương pháp đo cao hình học 49 4. Đo cao lượng giác – đo cao kỹ thuật 57 CHƯƠNG V : Đ O VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 59 1. Khái niệm lưới khống chế trắc địa 59 2. Đường chuyền kinh vĩ 61 3.Đo vẽ bản đồ địa hình bằng phương pháp toàn đạc 70 4.Đo vẽ mặt cắt địa hình 75 5. Sử dụng bản đồ , bình đồ 79 CHƯƠNG VI : Đ O Đ ẠC CÔNG TRÌNH 83 1. Một số công việc trắc địa khi thi công các công trình xây dựng 83 2. Đường cong tròn 86 3. Đường cong chuyển tiếp 91 4. Đo biến dạng công trình 95 1
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa CHƯƠNG I : KIẾN THỨC CHUNG VỀ TRẮC ĐỊA 1. Vai trò , nhiệm vụ của môn học Trắc địa (trắc lượng) là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu về hình dạng, về kích thước của một phần hay toàn bộ bề mặt quả đất. Cụ thể nó nghiên cứu cách đo đạc, phương pháp xử lý kết quả đo và biểu diễn bề mặt đó lên mặt phẳng dưới dạng bản đồ hoặc bình đồ. Căn cứ vào đối tượng và phương pháp nghiên cứu người ta chia trắc lượng ra thành một số ngành riêng với nhiệm vụ tương ứng với nó. - Trắc địa cao cấp : Trắc địa này chuyên nghiên cứu các phương pháp xây dựng đo đạc, tính toán, bình sai mạng lưới trắc địa toàn quốc đủ khả năng phục vụ cho việc nghiên cứu hình dạng kích thước trái đất. - Trắc địa công trình : Trắc địa này chuyên nghiên cứu các phương pháp xây dựng đo đạc, tính toán, bình sai mạng lưới trắc địa đủ khả năng phục vụ cho việc thiết kế thi công quản lý khai thác công trình. - Trắc địa ảnh : Nghiên cứu về phương pháp chụp hình để lập bản đồ hay bình đồ nhằm phục vụ cho ngành kinh tế quốc dân. - Trắc địa mỏ : Nghiên cứu đo đạc để phục vụ khai thác mỏ. - Ngành bản đồ : Chuyên nghiên cứu các phương pháp thành lập các loại bản đồ, tiến hành biên tập chỉnh lý, in ấn và xuất bản các loại bản đồ. 2. Nghiên cứu quả đất 2.1 Hình dạng , kích thước quả đất 1 3 Bề mặt tự nhiên quả đất bao gồm lục địa và đại dương. Do đặc điểm bề mặt lục 4 4 địa cấu tạo phức tạp bao gồm : Đồi núi, sông ngòi, hồ ao . phần lớn gồ ghề lượn sóng nên không thể coi bề mặt lục địa là hình dáng chung của quả đất được. Trong khi đó bề mặt đại dương lúc yên lặng phản ánh đúng bề mặt thực của quả đất vì vậy người ta coi bề mặt nước biển ở trạng thái yêu tĩnh là bề mặt của quả đất. Qua nghiên cứu người ta đưa ra bề mặt quả đất rất phức tạp không theo Geoid dạng toán học chính tắc nào gọi là mặt Geoid ( mặt thuỷ chuẩn quả đất ). f Do đặc điểm mặt Geoid không phải là b g mặt toán học nên không thể tiến hành tính toán đo đạc ở trên đó vì vậy a chúng ta phải dùng bề mặt khác là o một mặt toán học và gần trùng với mặt Geoid để thay thế , đó là mặt Ellipsoid quả đất ( là hình bầu dục tròn xoay). Mặt Ellipsoid được đặc trưng bởi ba yếu tố : + Bán kính trục lớn a ( OQ = a). Ellipsoid + Bán kính trục nhỏ b (OP = b). a b + Độ dẹt = ; a 2
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa Hiện nay, Việt Nam sử dụng ellipsoid quy chiếu quốc tế WGS-84 với : 1 a = 6.378.137 m ; b = 6.356.752 m ; = 298.25 Do độ dẹt khá nhỏ nên khi đo đạc khu vực không lớn, có thể coi trái đất là hình cầu với bán kính R = 6371,11 km. 2.2 Mặt nước gốc quả đất 2.2.1 Khái niệm Mặt nước gốc quả đất ( mặt thuỷ chuẩn ) là mặt nước biển trung bình ở trạng thái yên tĩnh kéo dài xuyên qua lục địa và hải đảo tạo thành một đường cong khép kín. 2.2.2 Đặc điểm mặt nước gốc quả đất - Mặt thuỷ chuẩn quả đất không phải là mặt toán học. - Tại mọi điểm trên mặt thuỷ chuẩn phương của đường dây dọi ( f ) luôn vuông góc với bề mặt của mặt thuỷ chuẩn. - Ngoài mặt thuỷ chuẩn quả đất ra người ta còn dùng mặt thuỷ chuẩn giả định. Mặt thuỷ chuẩn giả định là mặt thuỷ chuẩn không đi qua mặt nước biển trung bình yên tĩnh nhưng là mặt chính tắc và có phương trình toán học. Mặt thuỷ chuẩn giả định có thể là mặt Ellipsoid hoặc mặt hình cầu. Đặc điểm của hai mặt này đó là phương pháp tuyến ( g ) luôn vuông góc với bề mặt thuỷ chuẩn tại mọi điểm. 2.3 Cao độ của một điểm Cao độ của một điểm là khoảng cách tính từ điểm đó tới mặt thuỷ chuẩn theo đường dây dọi hoặc theo phương pháp tuyến. A h AB B HA' H > 0 H' A B MÆt thuû chuÈn gi¶ ®Þnh ( Ellipsoid) HB>0 MÆt thuû chuÈn gèc HC' H C <0 C 2.3.1 Cao độ tuyệt đối (H) Cao độ tuyệt đối là khoảng cách tính theo đường dây dọi từ điểm đó đến mặt thuỷ chuẩn quả đất. Cao độ tuyệt đối kí hiệu là (H). 2.3.2 Cao độ tương đối ( H’) Cao độ tương đối là khoảng cách tính theo phương pháp tuyến từ điểm đó đến mặt thuỷ chuẩn giả định ( mặt Ellipsoid ) . Cao độ tương đối kí hiệu là ( H’). - Chú ý : + Cao độ tại mặt thuỷ chuẩn = 0 (0,0,0). + Những điểm nằm trên mặt thuỷ chuẩn có cao độ dương và ngược lại. 3
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 2.3.3 Chênh cao giữa hai điểm Mức chênh cao giữa hai điểm trên mặt đất là hiệu số cao độ giữa hai điểm đó ( có thể là cao độ tương đối hoặc cao độ tuyệt đối ). Ví dụ : HAB = HA - HB . 2.4 Toạ độ địa lý của một điểm 2.4.1 Các khái niệm - Mặt phẳng xích đạo là mặt phẳng đi qua Kinh tuyÕn gèc B tâm O của quả đất và vuông góc với trục bắc nam. G - Đường xích đạo là giao tuyến giữa mặt M phẳng xích đạo với mặt nước gốc của quả đất. T O § - Mặt phẳng kinh tuyến là mặt phẳng chứa trục bắc- nam của quả đất. Mặt phẳng kinh  M' tuyến đi qua đài thiên văn Gơrinuyt (G) G' gần thủ đô Luân Đôn là mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất. - Đường kinh tuyến là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến với mặt nước gốc của N quả đất. - Mặt phẳng vĩ tuyến là mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo ( có vô số mặt phẳng vĩ tuyến ). - Đường vĩ tuyến là giao tuyến giữa mặt phẳng vĩ tuyến với mặt nước gốc của quả đất. 2.4.2 Toạ độ địa lý Vị trí của một điểm trên mặt đất được xác định bằng toạ độ địa lý bao gồm : - Kinh độ () : Kinh độ địa lý của một điểm là góc nhị diện tạo bởi mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm đó với mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc. Kinh độ này biến thiên từ 0 đến 1800 về phía đông gọi là kinh độ đông, về phía tây gọi là kinh độ tây. - Vĩ độ ( ) : Vĩ độ địa lý của một điểm là góc tạo bởi hướng đường dây dọi với mặt phẳng xích đạo ( những điểm nằm trên cùng vĩ tuyến có cùng vĩ độ ). Vĩ tuyến này biến thiên từ 0 đến 90 0 về phía bắc gọi là vĩ độ bắc, về phía nam gọi là vĩ độ nam. Ví dụ : Toạ độ địa lý điểm M :  = 70 0 20’ đông ; = 800 40’ bắc. 3. Khái niệm về các phép chiếu và hệ toạ độ Để biểu diển quả đất lên mặt phẳng người ta sử dụng nhiều phương pháp chiếu. Các phương pháp chiếu này làm cho bề mặt quả đất bị biến dạng, sự biến dạng phụ thuộc vào điểm chiếu, và các điểm trên mặt đất cũng như là phương pháp chiếu. Hiện nay có những phép chiếu bản đồ sau : - Phép chiếu hình nón - Phép chiếu hình trụ đứng. - Phép chiếu hình trụ ngang : gồm phép chiếu Gauss và phép chiếu UTM. 3.1 Phép chiếu hình nón Ngoại tiếp quả cầu trái đất bằng một hình nón có điểm S nằm trên trục quay của trái đất. Hình nón này tiếp xúc với trái đất theo vĩ tuyến còn gọi là vĩ tuyến tiếp xúc. 4
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa Dùng phép chiếu xuyên tâm có tâm chiếu là tâm O của trái đất, mặt chiếu là mặt trong của hình nón. Sau khí chiếu bề mặt trái đất lên mặt trụ, triển khai hình nón theo một đường sinh rồi trải lên mặt phẳng , ta được hình chiếu của khu vực. Nhận xét : - Trên mặt chiếu, độ dài đường vĩ tuyến tiếp xúc không bị biến dạng. - Những vùng nằm càng xa đường vĩ tuyến tiếp xúc càng bị biến dạng nhiều. - Phép chiếu hình nón được ứng dụng chiếu cho những vùng có vĩ độ từ 30 0 đến 600. 3.2 Phép chiếu hình trụ đứng Cho ngoại tiếp quả cầu trái đất bằng một hình trụ đứng tiếp xúc theo đường xích đạo. Dùng phép chiếu xuyên tâm có tâm chiếu là tâm trái đất để chiếu bề mặt trái đất lên mặt trong của hình trụ. Sau đó khai triển hình trụ theo một đường sinh rồi trải lên mặt phẳng. Nhận xét : - Trên hình chiếu, đường xích đạo là đường nằm ngang có chiều dài không bị biến dạng, vùng càng gần đường xích đạo càng ít bị biến dạng và ngược lại càng xa càng bị biến dạng nhiều. - Các kinh tuyến trở thành đường sinh của hình trụ, các vĩ tuyến trở thành các đường nằm ngang song song nhưng không cách đều. 5
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa - Phép chiếu này được áp dụng chiếu cho những vùng lân cận đường xích đạo tức là những vùng từ 300 vĩ độ Nam đến 300 vĩ độ Bắc. 3.3 Phép chiếu Gauss – Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss 3.3.1 Phép chiếu Gauss Chia quả đất hình cầu theo các kinh tuyến thành những múi rộng 60 hoặc 30, các múi được đánh số thứ tự từ 160 hoặc 1120 . Kể từ kinh tuyến gốc hết Đông sang Tây bán cầu. Kinh tuyến gốc GreenWich là giới hạn phía Tây ( trái ) của múi thứ nhất. B Kinh tuyÕn t©y L Kinh tuyÕn gèc T T § 0 0 0 6 120 Kinh tuyÕn trôc L Kinh tuyÕn ®«ng L N 0 § Kinh tuyến giữa của mỗi múi gọi là kinh tuyến trục có kinh độ được tính theo công thức : 0 0 0 + Đối với múi 6 : L 0 = (n-1).6 + 3 0 0 0 + Đối với múi 3 : L 0 = (n-1).3 + 1,5 Trong đó : n là số thứ tự của múi. Sau khi đã chia từng múi và xác định được kinh tuyến trục của mỗi múi cho quả cầu tiếp xúc với mặt trong hình trụ nằm ngang. Lấy tâm chiếu là tâm O của trái đất , lần lượt chiếu từng múi một bắt đầu từ múi thứ nhất sau đó vừa xoay vừa tịnh tiến hình cầu đến múi thứ hai tại vị trí kinh tuyến trục tiếp xúc với mặt trụ và tiếp tục chiếu. Sau đó cắt mặt trụ theo hai đường sinh B,N và trải ra mặt phẳng : B B B T § T O § T O § 0 0 0 6 N N N Sơ đồ phép chiếu Gauss Kết quả trên hình chiếu mỗi múi ta được: - Xích đạo là trục nằm ngang và có độ dài lớn hơn độ dài thực. 6
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa - Kinh tuyến giữa các mũi là trục đối xứng thẳng đứng vuông góc với đường xích đạo và có độ dài không bị biến dạng ( hệ số chiếu k=1). - Những vùng nằm càng gần đường kinh tuyến trục càng ít bị biến dạng và ngược lại càng xa càng bị biến dạng nhiều. - Diện tích của mỗi múi trên mặt chiếu lớn hơn diện tích thực trên mặt đất. +x (B) - Tuy nhiên, trong giới hạn múi chiếu 60 thì những biến dạng đó cũng không vượt quá sai số đồ thị và có thể thoả mãn để thành lập bản đồ tỷ lệ 1: 10000. 3.3.2 Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss Trong phép chiếu Gauss, kinh tuyến trục vuông góc với đường xích đạo nên có thể dùng toạ độ vuông góc phẳng theo múi để xác định vị trí các điểm trong múi. -y (T) +y (§) O Hệ toạ độ của từng múi có : - Đường biểu diễn kinh tuyến trục làm trục tung X. - Đường xích đạo làm trục hoành Y. - Gốc toạ độ O là giao điểm của kinh tuyến trục và xích đạo. - Hướng dương của các trục toạ độ là từ Nam lên Bắc và từ Tây sang Đông. -x (N) Lãnh thổ Việt Nam nằm ở phía Bắc bán cầu nên hoành độ X luôn luôn dương, tung độ Y của từng điểm có thể âm, dương. Để tránh Y âm trong thực tế ta dời gốc toạ độ sang phía Tây (trái) 500km, vì nửa múi chiếu chỗ rộng nhất ở xích đạo ≈ 333km (lấy tròn 500km). +x (B) +x (B) +x (B) +x (B) M M m k 9 0 2 2 O +y (§) O 76 km +y (§) 500 km 500 km -x (N) -x (N) -x (N) -x (N) Để xác định điểm M thuộc múi nào người ta dựa đã quy định ghi số thứ tự múi trước giá trị y của điểm đó. Ví dụ : Toạ độ của điểm M XM = 2.209 km. YM = 18.576 km 7
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa Như vậy điểm M nằm trong múi thứ 18 và kinh độ của kinh tuyến trục là : 0 0 0 L0= (18 - 1).6 + 3 = 105 Điểm M nằm ở Bắc bán cầu cách đường xích đạo 2209 km. Để xem M nằm ở phía Đông hay Tây kinh tuyến trục thì ta xét : ' yM yM 18.500 (km) ' + Nếu yM >0 chứng tỏ điểm M nằm ở phía Đông kinh tuyến trục. ' + Nếu yM 0 chứng tỏ điểm M nằm ở phía Đông kinh tuyến trục 3.3.3 Hệ toạ độ vuông góc phẳng giả định Khi lập bình đồ địa hình ở một khu vực nhỏ trên mặt đất, cũng có thể sử dụng hệ toạ độ vuông góc phẳng giả định. Trong hệ toạ độ này, vị trí tương hỗ giữa các trục toạ độ vẫn giữ nguyên, còn hướng gốc của trục tung OX có thể xê dịch chút ít so với hướng của kinh tuyến trục. Gốc toạ độ được chọn tuỳ ý và cố gắng sao cho hoành độ và tung độ của các điểm trong khu vực đều dương và có giá trị không lớn để thuận tiện cho việc tính toán. Thông thường gốc toạ độ được chọn ở điểm tận cùng phía ngoài góc Tây Nam của khu vực. x Khu vùc cÇn ®o y O Hệ toạ độ giả định 8
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 3.4 Phép chiếu UTM - hệ toạ độ phẳng UTM x (N) B 180 km 500 km §-êng xÝch ®¹o 0 y (N) T § 0 10.000 km n n Õ Õ 00 y y u u t t 6 t t ¸ ¸ C C c ô r t n N Õ y u t 180 km h n i K N 3.4.1 Phép chiếu UTM Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mecator) cũng là phép chiếu hình trụ ngang Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mecator) cũng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc nhưng không tiếp xúc với mặt Ellipsoid tại kinh tuyến trục như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó theo hai cát tuyến cách đều kinh tuyến trục 180km . Hệ số biến dạng chiều dài m = 1 trên hai cát tuyến, m = 0,9996 trên kinh tuyến trục và m > 1 ở vùng biên múi chiếu. Cách chiếu như vậy sẽ giảm được sai số biến dạng ở gần biên và phân bố đều trong phạm vi múi chiếu 6o. Đây chính là ưu điểm của phép chiếu UTM so với phép chiếu Gauss. 9
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa Phép chiếu UTM (Universal Transverse Mecator) cũng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc nhưng không tiếp xúc với mặt Ellipsoid tại kinh tuyến trục như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó theo hai cát tuyến cách đều kinh tuyến trục 180km . Hệ số biến dạng chiều dài m = 1 trên hai cát tuyến, m = 0,9996 trên kinh tuyến trục và m > 1 ở vùng biên múi chiếu. Cách chiếu như vậy sẽ giảm được sai số biến dạng ở gần biên và phân bố đều trong phạm vi múi chiếu 6o. Đây chính là ưu điểm của phép chiếu UTM so với phép chiếu Gauss. Trong hệ tọa độ thẳng vuông góc UTM : - Trục tung được ký hiệu là X hoặc N (viết tắt của chữ North là hướng Bắc). - Trục hoành được ký hiệu là Y hoặc E (viết tắt của chữ East là hướng Đông). Hệ tọa độ này cũng qui ước chuyển trục X về bên trái cách kinh tuyến trục 500km. Còn trị số qui ước của gốc tung độ ở bắc bán cầu cũng là 0, ở nam bán cầu là 10.000km, có nghĩa là gốc 0 tung độ ở nam bán cầu được dời xuống đỉnh nam cực. Nước ta nằm ở bắc bán cầu nên dù tính theo hệ tọa độ Gauss hay hệ tọa độ UTM thì gốc tọa độ cũng như nhauHiện nay tại các tỉnh phía nam vẫn còn sử dụng các loại bảnđồ do Cục Bản đồ của quân đội Mỹ sản xuất trước năm 1975 theo phép chiếu và hệ tọa độ UTM, lấy Ellipsoid Everest làm Ellipsoid quy chiếu, có điểm gốc tại Ấn Độ. Bắt đầu từ giữa năm 2001 nước ta chính thức đưa vào sử dụng hệ tọa độ quốc gia VN– 2000 thay cho hệ tọa độ Hà Nội-72. Hệ tọa độ quốc gia VN–2000 sử dụng phép chiếuUTM, Ellipsoid WGS-84 và gốc tọa độ đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính Hà Nội. đồng góc nhưng không tiếp xúc với mặt Ellipsoid tại kinh tuyến trục như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó như trong phép chiếu Gauss mà cắt nó theo hai cát tuyến cách đều kinh tuyến trục 180km . Hệ số biến dạng chiều dài m = 1 trên hai cát tuyến, m = 0,9996 trên kinh tuyến trục và 1 0
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa m > 1 ở vùng biên múi chiếu. Cách chiếu như vậy sẽ giảm được sai số biến dạng ở gần biên và phân bố đều trong phạm vi múi chiếu 6o. Đây chính là ưu điểm của phép chiếu UTM so với phép chiếu Gauss. 3.4.2 Hệ toạ độ UTM Trong hệ tọa độ thẳng vuông góc UTM : - Trục tung được ký hiệu là X hoặc N (viết tắt của chữ North là hướng Bắc). - Trục hoành được ký hiệu là Y hoặc E (viết tắt của chữ East là hướng Đông). Hệ tọa độ này cũng qui ước chuyển trục X về bên trái cách kinh tuyến trục 500km. Còn trị số qui ước của gốc tung độ ở bắc bán cầu cũng là 0, ở nam bán cầu là 10.000km, có nghĩa là gốc 0 tung độ ở nam bán cầu được dời xuống đỉnh nam cực. Nước ta nằm ở bắc bán cầu nên dù tính theo hệ tọa độ Gauss hay hệ tọa độ UTM thì gốc tọa độ cũng như nhau. Hiện nay tại các tỉnh phía nam vẫn còn sử dụng các loại bảnđồ do Cục Bản đồ của quân đội Mỹ sản xuất trước năm 1975 theo phép chiếu và hệ tọa độ UTM, lấy Ellipsoid Everest làm Ellipsoid quy chiếu, có điểm gốc tại Ấn Độ. Bắt đầu từ giữa năm 2001 nước ta chính thức đưa vào sử dụng hệ tọa độ quốc gia VN– 2000 thay cho hệ tọa độ Hà Nội-72. Hệ tọa độ quốc gia VN–2000 sử dụng phép chiếuUTM, Ellipsoid WGS-84 và gốc tọa độ đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính Hà Nội. 3.5 Khái niệm về bản đồ và bình đồ 3.5.1 Bản đồ Bản đồ là hình vẽ thu nhỏ và đồng dạng của một khu vực mặt đất theo một phương pháp chiếu nhất định có kể ảnh hưởng độ cong quả đất. Tùy theo mục đích sử dụng và nội dung biểu diễn mà bản đồ được chia ra : bản đồ địa lý, bản đồ chính trị, bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ địa hình 1 1
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 3.5.2 Bình đồ địa hình Bình đồ là hình chiếu thu nhỏ và đồng dạng bề mặt thực địa trong một phạm vi hẹp lên giấy không tính đến ảnh hưởng độ cong quả đất. Trên bình đồ biểu diễn ranh giới, địa vật và độ cao bề mặt đất được gọi là bình đồ địa hình. 19 1 2
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 3.5.3 Địa hình Địa hình là hình dáng bề mặt đất, nó thể hiện độ lồi lõm, độ cao thấp phản ánh ranh giới tự nhiên, ranh giới địa vật. Có nhiều phương pháp biểu diễn địa hình nhưng phương pháp hoàn thiện nhất và có ý nghĩa nhất là phương pháp đường đồng mức. Đường đồng mức là đường nối liền các điểm có cùng độ cao ở trên mặt đất tự nhiên. Hay nói cách khác đường đồng mức là giao tuyến giữa mặt đất tự nhiên và mặt song song với mặt thuỷ chuẩn. Các tính chất của đường đồng mức : - Mọi điểm nằm trên cùng một đường đồng mức có cùng độ cao như nhau. - Đường đồng mức là đường cong khép kín ( hoặc khép kín đến khung tờ bản đồ ). - Đường đồng mức không trùng nhau, không cắt nhau ( trừ trường hợp vách đứng hay núi hàm ếch ). - Các đường đồng mức càng gần sít nhau thì mặt đất càng dốc nhiều, các đường đồng mức càng xa nhau thì mặt đất càng thoải. - Hướng của đường thẳng ngắn nhất nối giữa hai đường đồng mức ( đường vuông góc với 2 đường đồng mức ) là hướng dốc nhất ở thực địa. Hiệu số độ cao giữa 2 đường đồng mức liên tiếp gọi là khoảng cách đều e - Để nghiên cứu bản đồ được thuận tiện và dễ dàng thì 4 đường đồng mức ( hay 5 đường đồng mức ) người ta tô đậm một đường và ghi độ cao của nó ( quay về phía cao) gọi là đường đồng mức cái. 10
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 3.5.4 Địa vật Địa vật là những vật tồn tại trên trái đất, hoặc do thiên nhiên tạo ra hoặc do con người tạo dựng nên như : sông, rừng, làng xóm, thành phố, đê, đường Việc biểu diễn địa vật trên bản đồ phải tuân theo đúng những ký hiệu, quy ước bản thân do Cục đo đạc và bản đồ nhà nước quy định như : - Ký hiệu theo tỷ lệ ( ký hiệu diện ). - Ký hiệu không theo tỷ lệ ( ký hiệu điểm). - Ký hiệu phi tỷ lệ ( ký hiệu tuyến). - Ký hiệu chú giải ( ký hiệu ghi chú, thuyết minh). Ngoài ra để bản đồ rõ ràng, dễ đọc, có sức diễn đạt cao người ta dùng màu sắc khác nhau để biểu diễn địa vật ( đường ô tô vẽ bằng màu đỏ nâu, đường sắt vẽ màu đen, sông vẽ màu xanh ). 11
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 4. Khái niệm về định hướng đường thẳng – Bài toán xác định toạ độ phẳng 4.1 Góc phương vị 4.1.1 Khái niệm Gãc ph-¬ng vÞ cña mét ®-êng th¼ng t¹i mét ®iÓm nµo ®ã lµ gãc b»ng ®-îc tÝnh tõ h-íng b¾c cña kinh tuyÕn, quay thuËn chiÒu kim ®ång hå tíi h-íng ®-êng th¼ng vµ ký hiÖu lµ A. Gãc ph-¬ng vÞ cã ®é biÕn thiªn tõ 0  360o. 12
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 4.1.2 Góc phương vị thực và góc phương vị từ a) Góc phương vị thực Góc phương vị thực là góc bằng được tính từ hướng bắc kinh tuyến thực quay thuận chiều kim đồng hồ tới hướng đường thẳng. b) Góc phương vị từ Góc phương vị từ là góc bằng được tính từ hướng bắc kinh tuyến từ quay thuận chiều kim đồng hồ tới hướng đường thẳng. c) Quan hệ giữa Athực và Atừ : A th = At ± δ với δ: Độ lệch từ ( độ từ thiên ). H-íng b¾c thùc H-íng b¾c thùc H-íng b¾c tõ Atõ   Atõ B Athùc Athùc A B A Chú ý : do các kinh tuyến thực gặp nhau ở 2 cực nên chúng không song song với nhau. Do đó 2 điểm khác nhau trên một đường thẳng góc phương vị sẽ khác nhau và lệch với nhau một góc  gọi là độ gần kinh tuyến :  = A’-A . H-íng b¾c thùc  At'h'ùc  B AthuËn At'hùc A C AnghÞch 4.1.3 Góc phương vị thuậnvà góc phương vị nghịch - Góc phương vị theo hướng định trước gọi là góc phương vị thuận (Athuận). - Góc phương vị theo hướng ngược lại với hướng định trước gọi là góc phương vị nghịch(Anghịch). - Góc phương vị thuận và góc phương vị nghịch chênh nhau 1800 4.1.4 Góc hai phương Góc hai phương của đường thẳng là góc bằng được tính từ hướng bắc hoặc hướng nam của kinh tuyến tới đường thẳng đó. 13
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa - Góc hai phương có giá trị biến thiên từ 00 đến 900 - Góc hai phương kí hiệu r. - Quy định : khi đọc tên góc hai phương phải đọc kèm theo hướng kẹp của nó Ví dụ : 600- ĐB thì đọc là 600 Đông bắc. B¾c B¾c 0 0 0 M1 A A A r1 - §B r2 - §N = 180 - 2 r3 -TN = 3 - 180 r4 -TB r4 - TB = 360 - 4 M 4 A1 A 2 O §«ng O §«ng T©y O T©y O r1 - §B = A 1 A r2 - §N M r3 -TN 3 2 A4 M 3 Nam Nam 4.1.5 Tính góc phương vị của các cạnh liên tiếp Giả sử có tuyến đường với các cánh tuyến như hình vẽ. H-íng b¾c H-íng b¾c H-íng b¾c AII-III 2 A I-II II 3 AIII-IV III  2 I  3 IV Ta thấy rằng trong phạm vi nhỏ có thể coi gần đúng các kinh tuyến song song với nhau. Theo hướng tuyến từ I IV ta có : + Góc kẹp bên phải gọi là góc kẹp phải kí hiệu là i. 0 i +i =360 + Góc kẹp bên trái gọi là góc kẹp trái kí hiệu là i. o o Ta có: AII – III = AI – II +α2 – 180 = AI – II - β2 + 180 o o AII – III = AI – II +α2 – 180 = AI – II - β2 + 180 o o An = An – 1 + αn - 180 = An – 1 – βn + 180 Gọi Ađ là góc phương vị cạnh đầu. Gọi Ac là góc phương vị cạnh cuối. o o Ta đưa ra công thức : A c = Ađ + Σ αi – n. 180 = Ađ - Σ βi + n. 180 Trong đó : n: Là số góc kẹp ( trái, phải ). Σ αi: là tổng số góc kẹp trái. Σ βi: là tổng số góc kẹp phải. 14
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa * Ví dụ tính toán : Tính góc phương vị của các cạnh đường sườn như hình vẽ : H-íng b¾c H-íng b¾c H-íng b¾c 0 AII- 220 III 0 60 II AIII-IV III I IV o o 0 o o Ta có : AII – III = AI – II +α2 – 180 = 60 + 220 - 180 = 100 o o 0 o o AIII – IV = AII – III - 3 + 180 = 100 - 130 + 180 = 150 Tính theo công thức tổng quát : o 0 0 0 0 0 AIII-IV = AI-II + Σ αi – n. 180 = 60 + (220 + 230 ) - 2.180 = 150 . 4.2 Bài toán xác định toạ độ phẳng 4.2.1 Bài toán thuận x Cho biết : Toạ độ điểm 1 ( x1,y1) , 12 và d. Tìm toạ độ điểm 2( x2,y2). Từ hình vẽ ta tìm được số gia toạ độ của cạnh d. x Theo trục x : x = x -x ; 2 12 2 1 x B Theo trục y : y12 = y2-y1 ; d x1 Ta có : x12 = d.cos 12 A y = d.sin 12 12 O Như vậy : x2= x1 + x12 = x1 + d.cos 12 y y1y 2 y2= y1 + y12 = y1 + d.sin 12 4.2.2 Bài toán ngược y Giả thiết cho biết toạ độ của điểm 1 (x 1,y1) và điểm 2 (x 2,y2).Yêu cầu xác định góc định hướng 12 và khoảng cách d. Ta có : x12 = x2-x1 ; y12 = y2-y1 y12 tg 12 tra bảng tìm được 12. x12 Ta có x12 = d.cos 12 ; y12 = d.sin 12 x12 y12 2 2 d ; d d x12 y1 2 cos 12 sin 12 5. Sai số trong trắc địa 5.1 Khái niệm Khi đo một đại lượng nào đó sẽ cho ta nhiều kết quả đo và ta không tìm được một số thực của nó mà chỉ tìm được một số gần đúng với số thực do vậy nó sinh ra sai số. Sai số ( ) là hiệu số giữa giá trị đo được (x) với giá trị thật (X) của đại lượng cần đo = x-X Những yếu tố có liên quan đến sai số là : Người đo, dụng cụ đo, đối tượng đo, môi trường đo. 15
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 5.2 Phân loại sai số 5.2.1 Sai số sai lầm Ví dụ : Giả sử khi đo chiều dài đoạn tuyến từ A B dài 10m nhưng lại được kết quả đo là 12m. - Đặc điểm : Trong các kết quả đo đạc có thể chứa những sai số rất lớn về giá trị tuyệt đối, đáng lẽ ra trong điều kiện ấy không mắc phải, những sai số này được gọi là sai lầm. - Nguyên nhân : là do người làm công tác đo đạc thiếu cẩn thận ( đo sai, ghi sai, tính sai). - Cách loại trừ : Sai lệch phải tìm ra được để loại trừ khỏi kết quả đo bằng cách lặp lại để kiểm tra. 5.2.2 Sai số hệ thống Ví dụ : Giả sử dùng thước 20 m để đo một đoạn thẳng nào đó, nhưng chiều dài thực của thước lúc đo lại là 20.001m. Như vậy trong kết quả mỗi lần đặt thước có chứa sai số 1mm, sai số này được gọi là sai số hệ thống. - Nguyên nhân : có thể do cố tật của người đo, dụng cụ đo không được điều chỉnh đúng, ngoại cảnh thay đổi. - Cách loại trừ, hạn chế : Ta có thể loại trừ hay hạn chế được ảnh hưởng của sai số hệ thống bằng cách : kiểm nghiệm và điều chỉnh dụng cụ đo, áp dụng phương pháp đo thích hợp, tính số điều chỉnh vào kết quả đo 5.2.3 Sai số ngẫu nhiên Ví dụ : Du xích của máy kinh vĩ Theo 020 – có độ chính xác t=5’. Như vậy những giá trị trong khoảng chia 5’ sẽ không thể đọc chính xác được. Sai số đó được gọi là sai số ngẫu nhiễn. Nguyên nhân : là do máy móc không hoàn toàn chính xác hoặc do giác quan có giới hạn. Sai số này không loại bỏ được do vậy phải lựa chọn dụng cụ và phương pháp đo để hạn chế sai số. 5.3 Các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo đạc 5.3.1 Sai số trung bình  n  i  i 1 n Trong đó : i : là sai số thật i = 1,2,3, ,n ( sai số) Ví dụ : 2 nhóm A và B cùng đo chiều dài một đoạn thẳng được kết quả chứa các sai số thật như sau : Nhóm A : + 5, -6 ,-8, +9, -10, +12 , +13. Nhóm B : -3 , +4 , +5 , -8 , +10 , -15 , -18. Đánh giá kết quả theo  : 5 6 8 9 10 12 13 3 4 5 8 10 15 18  9 ;  9 A 7 A 7 KÕt luËn : Nhãm A , B ®o víi ®é chÝnh x¸c nh- nhau. 16
Chương I : Kiến thức chung về trắc địa 5.3.2 Sai số trung phương Đây là tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác trong lý thuyết sai số, cụ thể nó đánh giá độ chính xác một lần đó nào đó đối với một dãy đo cùng độ chính xác m. 2 2 2 m 1 2 n n Trong đó : i : Sai số ngẫu nhiên của lần đo thứ i, cùng độ chính xác. n : là số lần đo cùng độ chính xác. Dùng sai số trung phương để xét ví dụ trên ta có : 519 m 9,4 A 7 Nhóm A đo chính xác hơn nhóm B 768 m 10,4 B 7 Nhận xét : Muốn tính được sai số trung phương (m) theo công thức trên thì phải tính được sai số thật i = x – X nghĩa là phải biết được giá trị thật X của đại lượng cần đo. Trong thực tế không biết được X vì thế nhà trắc địa Bessen đã tìm ra công thức sau để tính sai số trung phương : V 2  m i n 1 Trong đó : Vi = xi – X : là sai số xác xác suất nhất. xi là các kết quả đo được ( i =1,2, n) x X = là số trung bình cộng của các kết quả đo ( với n : số lần đo) n 17
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc CHƯƠNG II : MÁY KINH VĨ VÀ ĐO GÓC 1. Nguyên lý đo góc bằng – Máy kinh vĩ 1.1 Nguyên lý đo góc Góc là một trong những yếu tố để xác định ví trí không gian của một điểm trên mặt đất tự nhiên. Trong đo đạc, góc được dùng với nghĩa là góc bằng và góc đứng - Góc bằng : Giả sử ta phải đo góc bằng giữa hai hướng AB và AC ; A,B,C có cao độ khác nhau. Góc bằng giữa hai hướng AB và AC không phải là góc BAC mà là góc  = B’A’C’ là hình chiếu của góc BAC xuống mặt phẳng nằm ngang. Vậy : Góc bằng () của hai hướng  trong không gian là góc tạo bởi hình chiếu vuông góc của hai hướng đó trên mặt phẳng nằm ngang. Góc bằng có giá trị biến thiên từ 00 đến 3600. - Góc đứng : Theo khái niệm không gian về góc của một §-êng d©y däi H-íng ng¾m đường thẳng và mặt phẳng thì góc đứng là góc tạo bởi đường ngắm và hình chiếu của nó lên mặt phẳng nằm ngang. Kí hiệu là V. +V Nếu hướng ngắm nằm trên mặt phẳng nằm §-êng n»m ngang ngang thì góc đứng dương. Ngược lại, hướng -V ngắm nằm dưới mặt phẳng nằm ngang thì góc đứng âm. Do đó góc đứng có giá trị từ 00 đến 900 tính từ đường nằm ngang. 1.2 Phân loại – cấu tạo máy kinh vĩ 1.2.1 Tác dụng và phân loại Máy kinh vĩ chủ yếu dùng để đo góc và để ngắm thẳng. Khi yêu cầu độ chính xác không cao thì còn sử dụng máy kinh vĩ để đo cự ly và đo chênh cao. - Dựa vào cấu tạo gồm có 3 loại : +Máy kinh vĩ kim loại : Vành độ được làm bằng kim loại, bộ phận đọc số bằng kính lúp. Đây là thế hệ đầu tiên của máy kinh vĩ, hiện nay chúng không còn được sản xuất nữa. + Máy kinh vĩ quang học : Cách vành độ được làm bằng kính quang học, đọc số bàn độ bằng kính hiển vi, loại máy này trong một thời gian dài được sử dụng phổ biến. + Máy kinh vĩ điện tử :Vành độ là các đĩa từ còn các vành du xích là các tế bào quang điện, việc chia và đọc số hoàn toàn tự động. Người sử dụng chỉ cần ấn nút là các số đọc sẽ được hiện ra. - Phân loại theo độ chính xác có 3 loại : 18
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc + Máy kinh vĩ có độ chính xác thấp : Khi sai số trung phương một lần đo góc đạt m = 15’’ đến 30’’. + Máy kinh vĩ có độ chính xác trung bình : Khi sai số trung phương một lần đo góc đạt m = 5’’ đến 10’’. + Máy kinh vĩ có độ chính xác cao : Khi sai số trung phương một lần đo góc đạt m 2’’. 1.2.2 Cấu tạo máy kinh vĩ quang học Bàn độ đứng Ống kính Khóa và ốc vi động đứng Ống thủy Khóa và ốc vi động ngang Bàn độ ngang Ốc cân máy Nhìn chung, một máy kinh vĩ gồm có 3 bộ phận chính : - Bộ phận ngắm ( ống kính ngắm ) : Kính vật, kính mắt, vòng dây chữ thập, ốc điều ảnh. - Bộ phận đọc số : Bàn độ và du xích ( đứng, ngang), kính hiển vi đọc số. - Bộ phận cân bằng : ống bọt nước ( tròn, dài) Ngoài 3 bộ phận trên còn có các ốc hãm và ốc vi động 19
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc 1.2.3 Bộ phận ngắm Thị kính Ống ngắm Ốc điều quang Ống ngắm sơ bộ Vật kính phụ - Vật kính : là hệ thấu kính đặt ở đầu ống kính có tác dụng biến vật ngắm thành ảnh. - Thị kính : là hệ thấu kính đặt ở cuối ống kính có tác dụng biến ảnh của vật ngắm thành ảnh ảo và phóng đại. - Ốc điều quang : có tác dụng điều chỉnh để nhìn rõ ảnh của vật ngắm. - Màng dây chữ thập : là một hệ thống đường thẳng vuông góc với nhau được khắc trên kính hoặc chất trong suốt. 1.2.4 Bộ phận đọc số Bộ phận đọc số gồm có bàn độ và du xích để xác định các giá trị đo đạc và một hệ thống thấu kính và lăng kính giúp cho người ngắm nhìn rõ các khoảng chia trên bàn độ và du xích. Mỗi một loại máy có cách khắc vạch chia ở bàn độ và du xích khác nhau. ở đây ta xét máy : Theo 020 ( Đức ). - Bàn độ ngang: Là đĩa tròn bằng thuỷ tinh hay bằng chất trong suốt được chia từ 00 đến 3600 hoặc từ 0 grat đến 400 grat thuận theo chiều kim đồng hồ. Tâm của bàn độ ngang nằm trên trục chính của máy. Giá trị nhỏ nhất trên bàn độ là 1 0 hay 1 grat. 3600 = 400 grat 1 grat = 0,90 = 54’. - Bàn độ đứng : Bàn độ đứng và có cấu tạo và cách đọc số giống như bàn độ ngang. Tâm của nó nằm trên trục quay của ống kính. Giá trị trên bàn độ đứng thì có loại khắc liên tục thuận hay ngược chiều kim đồng hồ, có loại khắc độ không liên tục mà đối xứng từ 00  900. Đối với máy Theo 020 Bàn độ đứng được khắc đối xứng từ 0-900. Bµn ®é ngang 270 Bµn ®é ®øng 90 240 300 Ng¾m tr¸i 60 60 Ng¾m lªn 210 330 30 30 180 0 0 0 T©m bµn ®é T©m bµn ®é èng ng¾m 150 30 èng ng¾m 30 30 120 60 Ng¾m ph¶i 60 60 Ng¾m xuèng 90 90 20
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Du xích : Du xích là một bộ phận dùng để nâng cao độ chính xác của số đọc. Độ dài của du xích tương ứng với 10 hay 1 grat trên độ bàn. Trên du xích chia ra làm 6 hay 10 khoảng lớn. Mỗi phân khoảng lớn tương ứng với 10’ hay 10c ( căngti grat). Mỗi phân khoảng lớn lại được chia ra làm 10 phân khoảng nhỏ, mỗi phân khoảng nhỏ tương ứng với 1 phút hay 1 c. Khoảng chia nhỏ nhất đó gọi là độ chính xác của du xích (t). 6 5 4 3 2 1 0 = 10( 60’) Chú ý : Khi đo góc bằng thì phải khoá bàn độ ngang còn du xích quay theo ống kính. Ngược lại khi đo góc đứng, do cấu tạo bàn độ đứng gắn chặt với ống kính, nên khi ống kính quay, bàn độ đứng quay theo, còn du xích đứng yên. - Cách đọc độ bàn + Đọc số độ bàn nằm trong du xích. + Căn cứ vào đầu 0 của du xích đếm số phân khoảng chẵn ta được số chẵn đến 10’ một. + Đếm số phân khoảng lẻ phút và cộng lại được số phút. Ước lượng số phút không chẵn ta được số giây. - Ví dụ cách đọc độ bàn : o 125 54' Hz 125 126 6 5 4 3 2 1 0 6 5 4 3 2 1 0 59 60 o 59 48' V 21
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc Hz 59 60 6 5 4 3 2 1 0 o 60 00' Chú ý : Trước khi đọc độ bàn phải mở gương lấy ánh sáng và vặn kính đọc độ bàn để cho nhìn rõ. 1.2.5 Bộ phận chiếu điểm và cân máy a) Bộ phận cân máy - Ống thuỷ : Có tác dụng đưa một đường thẳng hay mặt phẳng về phương thẳng đứng hay nằm ngang. ống thuỷ bao gồm có hai loại : +Ống thuỷ tròn :là ống thuỷ tinh hình trụ mặt đáy phẳng, mặt trên hình cầu, trong chứa dung dịch có một khoảng trống gọi là bọt thuỷ. ống thuỷ tròn có tác dụng cân máy tạm thời để cân máy được nhanh. Nó là căn cứ để đưa một đường thẳng về vị trí thẳng đứng ( vuông góc với mặt thu ỷ chuẩn ). +Ống thuỷ dài :là ống thuỷ tinh nhưng mặt trên dạng cung tròn, bán kính tương đối lớn, cũng có bọt thuỷ ở giữa. ống thủy dài có tác dụng cân máy chính xác. Nó là căn cứ để đưa một đường thẳng về vị trí nằm ngang. Cấu tạo ống thuỷ dài - Bộ phận đế máy : Hầu hết các loại máy kinh vĩ có đế máy có hình tam giác, được đỡ bởi 3 ốc cân, các ốc cân này có thể nâng hạ một phần hay toàn bộ đế máy trong một phạm vi nhất định. b) Bộ phận chiếu điểm : 22
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Quả dọi : Thường làm bằng kinh loại có hình trụ, đầu trên bằng có lỗ để luồn dây, đầu dưới nhọn. Độ chính xác định tâm khoảng 35 mm. Sử dụng khi trời lặng gió. - Cột dọi : Gồm 2 cọc, thường bằng kim loại lồng vào nhau, có thể tháo ra hoặc đóng vào ở cao độ bất kì, độ chính xác định tâm 13 mm, ít bị ảnh hưởng khi có gió. - ống kính định tâm : Dùng để xác định tâm máy trùng với tâm gốc hay chưa. 1.2.6 Các loại ốc hãm , vi động, điều chỉnh a ) Các loại ốc hãm - Ốc hãm bàn độ ngang và du xích ngang : Dùng để khống chế chuyển động quay quanh trục đứng của máy ( có thể gọi là ốc hãm chuyển động ngang). - Ốc hãm trục quay ống kính : dùng để khống chế chuyển động quay của ống kính. b) Ốc vi động : Gồm có ốc vi động ngang và ốc vi động đứng c ) Các loại ốc điều chỉnh : ốc điều chỉnh có tác dụng điều chỉnh bọt thuỷ và điều chỉnh màng dây chữ thập. 1.3 Một số thao tác khi sử dụng máy kinh vĩ và bảo quản 1.3.1 Các thao tác cơ bản a ) Định tâm máy Định tâm máy là đưa cho trục đứng của máy đi qua đỉnh góc cần đo nhờ quả dọi hay bộ phận định tâm quang học. Mở giá 3 chân, đặt các mũi chân cách đều tâm O và tạo thành các góc 1200. Ước lượng bằng mắt thường sao cho mặt phẳng của giá tương đối nằm ngang. ấn đều 3 chân xuống đất. Đặt máy lên giá 3 chân, xê dịch máy cho trục đứng của máy rơi đúng tâm mốc ( căn cứ vào quả dọi, hay bộ phận định tâm quang học ). Vặn chặt máy vào giá rồi tiếp tục cân bằng. b ) cân máy Cân chính xác theo hai bước : - Bước 1 : Đặt cho ống thuỷ dài trên bàn độ ngang nằm song song với đường thẳng nối hai ốc cân máy nào đó. Vặn hai ốc cân máy này ngược chiều nhau sao cho bọt nước thuỷ dài chạy vào giữa. - Bước 2 : Xoay ống thuỷ dài trên bàn độ ngang đi một góc khoảng 90 0. Chỉ vận ốc cân thứ ba còn lại sao cho bọt nước thuỷ dài chạy vào giữa. Làm đi làm lại các thao tác trên vài lần là được. c ) Thao tác ngắm - Dọi điểm cân máy chính xác. - Quay máy hướng về mục tiêu, sử dụng khe ngắm sơ bộ để bắt mục tiêu. - Khoá chặt chuyển động ngang và chuyển động đứng. - Vặn thị kính để nhìn rõ dây chữ thập. - Vặn ốc điều quang để nhìn vật rõ nét. 23
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Vi động ngang, vi động đứng để đưa mục tiêu trùng với tâm chữ thập. 1.3.2 Bảo quản máy kinh vĩ - Bảo quản ở kho : Máy phải để nơi kho ráo thoáng khí, nhiệt độ ổn định, trong hòm máy phải có gói hút ẩm. - Bảo quản khi sử dụng : + Phải để ý sơ đồ đặt máy, phụ tùng để sau khi sử dụng đặt máy lại đúng vị trí. + Khi lấy máy ra hoặc đặt máy vào phải sử dụng 2 tay. + Phải nắm chắc tác dụng từng bộ phận, sử dụng các ốc khoá phải nhẹ nhàng từ từ, không nới lỏng hoặc vặn chặt quá. - Bảo quản khi vận chuyển : khi di chuyển xa phải để máy trong hòm, vận chuyển bằng ôtô phải có vật đệm. Vận chuyển gần có thể mang trên lưng nhưng phải kiểm tra dây đeo. 1.4 Kiểm nghiệm và điều chỉnh máy kinh vĩ V 1.4.1 Các điều kiện quang học Khi sử dụng máy kinh vĩ để đo góc bằng hay góc đứng thì máy kinh vĩ phải thoả mãn được các yêu cầu sau : - Trục ống thuỷ dài L-L vuông góc với trục đứng ( trục C quay ) của máy V-V. H - Trục ngắm ống kính C-C vuông góc với trục quay của ống kính H-H. C - Trục quay của ống kính H-H vuông góc với trục đứng L của máy V-V. H - Dây đứng chữ thập vuông góc với trục quay ống kính. - Độ bàn không bị lệch tâm. 1.4.2 Kiểm nghiệm và điều chỉnh a ) Kiểm nghiệm và điều chỉnh trục ống thuỷ dài vuông góc với trục quay của máy Trình tự : Đặt máy và cân máy bằng ống thuỷ tròn sau đó thực hiện các bước nhau sau : V - Bước 1 : Quay máy để ống thuỷ dài song song với chiều 2 ốc cân ban đầu O 1 và O2. Vặn 2 ốc cân quay ngược chiều nhau ( cùng ra hoặc cùng vào ) đưa bọt thuỷ vào giữa. - Bước 2 : Quay máy 900 để ống thuỷ dài vuông góc với chiều 2 ốc cân ban đầu, vặn ốc cân thứ 3 để đưa bọt thuỷ vào giữa. Làm đi làm lại các thao tác trên vài lần. - Bước 3( kiểm nghiệm máy) : Quay máy 1800 so với vị trí 2, nếu bọt thuỷ vẫn ở giữa thì đường chuẩn của ống thuỷ dài đã vuông góc với trục đứng của máy. Nếu bọt thuỷ 24
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc không vào giữa thì đường chuẩn của ống thuỷ dài chưa vuông góc với trục đứng của máy. Khi đó ta thực hiện điều chỉnh bằng cách vặn ốc cân thứ 3 đưa bọt thuỷ về 1/2 khoảng sai. Sau đó dùng tăm chỉnh để nâng hay hạ một đầu của ống thuỷ để đưa bọt thuỷ vào giữa. - Lặp đi lặp lại các thao tác trên ở các vị trí 1,2,3 đến khi nào ở vị trí 3 mà bọt thuỷ vẫn ở giữa là đạt yêu cầu. 3 3 3 1 2 1 2 1 2 B-íc 1 B-íc 2 B-íc 3 b ) Trục ngắm ống kính vuông góc với trục quay của ống kính Một số quy ước về vị trí ống kính : - Khi bàn độ đứng nằm bên tay trái người đọc gọi là vị trí bàn độ trái (có thể gọi là vị trí thuận kính) kí hiêu TR. - Khi bàn độ đứng nằm bên tay phải của người ngắm gọi là vị trí bàn độ phải ( vị trí đảo kính) kí hiệu là PH. - Đảo kính : Khi ngắm một điểm nào đó ở vị trí TR sau đó quay ống kính 180 0 để ngắm lại điểm đó thì ống kính ở vị trí đảo kính. Động tác này gọi là đảo kính. * Kiểm nghiệm : - Đặt máy kinh vĩ ngắm điểu A cao ngang tầm máy cách đó khoảng 20-30 m. - Tại vị trí TR đọc trên bàn độ ngang là a1. - Đảo kính tại vị trí PH đọc trị số a2. A A 2c= Tr –Ph 1800 Ống kính Bàn độ đứng Thuận kính Đảo kính - Nếu c t ( Độ chính xác của du xích ) thì điều kiện thoả mãn, nếu c> t thì ta phải điểu chỉnh . * Cách điều chỉnh : a a - Xác định a 1 2 o 2 25
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Máy để ở vị trí thuận kính , dùng ốc di động của du xích đưa vạch chuẩn về trị số a0 .Điểm A sẽ lệch khỏi tâm chữ thập , ta lới lỏng 4 ốc của kính chữ thập rồi xoay nhẹ kính chữ thập sao cho tâm chữ thập trùng điểm A và cố định 4 ốc lại là đạt yêu cầu. c ) Trục quay của ống kính vuông góc với trục đứng của máy (H-H  V-V ) * Kiểm nghiệm : - Đặt máy kinh vĩ cách một bức tường khoảng 20-40m, cân máy chính xác sau đó bắt mục tiêu M tại vị trí trên cao ở vị trí thuận kính, sau đó khoá máy và hạ ống kính từ từ xuống vị trí tương đối nằm ngang, điều khiển cho người ở phía tường đánh dấu điểm A nào đó. - Tiến hành đảo ống kính và thao tác tương tự đánh dấu được điểm B. - Nếu AB thì điều kiện (c) được thoả mãn, nếu A B ta sẽ điều chỉnh. * Điều chỉnh : - Nối A với B lấy M’ là trung điểm AB. - Đưa ống kính ngắm chính xác điểm M’ sau đó khoá máy và đưa ống kính bắt lại M. Điểm M sẽ lệch khỏi tâm chữ thập. - Dùng ốc điều chỉnh ở giá đỡ trục quay ống kính, điều chỉnh cho điểm M trùng vào tâm chữ thập là đạt yêu cầu. M A M’ B 2.Các phương pháp đo góc 2.1 Các phương pháp đo góc bằng 2.1.1 Phương pháp đo đơn giản ( phương pháp cung ) Phương pháp này thường áp dụng để đo góc bằng tại một trạm đo có hai hướng. Giả sử đo góc bằng tại điểm Ogiữa hai hướng OA và OB.Máy kinh vĩ đặt tại O và tiêu ( gia lông ) dựng tại A và B. Sau khi định tâm và cân bằng máy chính xác, thứ tự tiến hành đo như sau : a) Vị trí thuận kính (TR) : 26
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Quay máy ngắm chính xác điểm A, đọc được trị số trên bàn độ ngang là a1. - Quay máy thuận chiều kim đồng hồ đưa ống kính ngắm chính xác điểm B, đọc được trị số trên bàn độ ngang là b1. - Giá trị góc đo AOB của nửa lần đo thuận kính là : TR=1 = b1- a1. b) Vị trí đảo kính (PH) : 0 - Đảo ống kính quay máy 180 , đưa ống kính ngắm chính xác điểm A đọc trị số a2. - Quay máy thuận chiều kim đồng hồ đưa ống kính ngắm chính xác điểm B, đọc được trị số trên bàn độ ngang là b2. - Giá trị góc đo AOB nửa lần đo đảo kính là : PH =2 = b2 - a2. c) Kiểm tra : 1  2 > 2t ( t là độ chính xác của du xích ) đo lại. 1  2 2t thì giá trị góc AOB một lần đo được tính theo công thức:    1 2 2 Nếu b1 < a1 ; b2 < a2 1 = (b1 +360)- a1 ; 2 = (b2 +360)- a2 ; Ví dụ : Mẫu sổ ghi khi đo góc bằng theo phương pháp đo đơn giản : Sổ đo góc bằng (Phương pháp dây cung) Máy kinh vĩ: . - Người đo : Ngày đo: - Người ghi : . Thời tiết : - Người tính: Điểm Điểm Số đọc trên Góc kẹp Góc Góc Góc Phác đo ngắm bàn độ ngang trung bình đỉnh hoạ TR PH TR PH 0 0 Đ1 60 10’ 240 10’ Đ3 0 0 0 0 0 Đ2 140 20’ 140 22’ 140 21’ 140 21’ 39 39’ Đ1 0 0 Đ2 200 30’ 20 32’ Đ2 * Quy định : - Góc kẹp trái là góc kẹp nằm bên tay trái theo hướng đi. Kí hiệu . - Góc kẹp phải là góc kẹp nằm bên tay phải theo hướng đi . Kí hiệu . - Góc kẹp nào nhỏ hơn 1800 được gọi là góc đỉnh. - Góc chuyển hướng là góc kề bù với góc đỉnh : = 1800 - góc đỉnh. 27
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc 1 3 §1 §3  1 o '  3  2 140 21 §4 o ' § 2 39 39 0 §2 2 2.1.2 Phương pháp đo lặp Được áp dụng tại điểm đo có 2 hướng ngắm, góc kẹp là góc nhọn. Theo phương pháp này góc được đo lặp đi lặp lại n lần, có nghĩa là góc cần đo sẽ được đo trên nhiều vị trí liên tiếp khác nhau của bàn độ ngang nhưng ta chỉ đọc chỉ số đầu và trị số cuối của một nửa vòng đo. Trình tự : - Giả sử đo góc AOB. - Đặt máy tại O, dọi điểm cân máy chính xác. - Vị trí trái ( TR) : Quay máy ngắm về A đọc được trị số trên bàn độ ngang là a 1. Sau đó lại quay máy ngắm về B đọc được trị số b1. - Khoá độ bàn, mở máy và quay máy ngắm về A. Sau đó mở độ bàn, mở máy và quay máy ngắm về B. - Khoá độ bàn, mở máy và quay máy ngắm về A. Mở độ bàn, mở máy rồi quay máy ngắm về B đọc được trị số bn : b a + Ta có :  n 1 với n : số lần lặp. 1 n 0 - Vị trí phải (PH) : Sau khi đọc được b n ta quay ống kính quanh trục ngang 180 rồi quay máy ngắm về A đọc được trị số trên bàn độ ngang là a2. b a - Đo tương tự như trên ta có :  n 2 ; 2 n   - Xử lý số liệu :  1 2 2 * Chú ý : Nếu bàn độ trên bàn độ ngang vượt quá 360 0 m lần thì các góc  được tính (b m.360o ) a bằng :  n 1 . 1 n 2.1.3 Phương pháp đo toàn vòng Phương pháp đo toàn vòng được áp dụng tại trạm đo có nhiều hướng đo. Giả sử có trạm đo O, sau khi định tâm cân bằng máy, ta tiến hành một lần đo như sau : 28
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc a) Vị trí thuận kính (TR) : - Chọn hướng chuẩn,khoá máy đưa bàn độ ngang về 000’0’’. - Mở khoá bàn độ ngang, quay máy thuận chiều kim đồng hồ ngắm chính xác A,B,C, A lần lượt đọc được các giá trị là a1, b1, c1, a’1. - Như vậy : hướng ngắm A được đọc hai lần là a 1 và a1’. Nếu hai giá trị chênh lệch nhau không quá giá trị độ chính xác t của du xích thì kết quả đo đạt yêu cầu. Nừu không đạt thì phải đo lại. b) Vị trí đảo kính (PH) : ’ - Sau khi đọc được trị số a 1 ở A ta đảo ống kính quanh trục ngang quay máy để ngắm điểm A, lúc này bàn độ đứng bên phải người đo. Đọc được giá trị là a2 - Theo ngược chiều kim đồng hồ lần lượt ngắm các điểm C, B, rồi ngắm lại A, ở mỗi hướng ngắm đều đọc trị số trên bàn độ ngang là c 2, b2, a’2. Hai trị số góc đọc khi ngắm điểm A là a2 và a2’ cũng không được lệch nhau quá độ chính xác t của du xích. 2.2 Phương pháp đo góc đứng Giả sử tại trạm máy A, cần đo góc đứng của hướng JM, ta tiến hành như sau : M - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác. - Tại vị trí thuận kính (TR) : Quay máy đưa ống kính lên ngắm điểm M, dùng ốc vi động đưa bọt thuỷ trên du xích bàn độ đứng vào giữa, đọc số trên bàn độ đứng là J V MÆt ph¼ng n»m ngang TR. - Tại vị trí đảo kính (PH) : Đảo ống kính, 0 quay máy 180 , đưa ống kính lên ngắm lại A điểm M, dùng ốc vi động đưa bọt thuỷ trên du xích bàn độ đứng vào giữa, đọc trị số trên bàn độ đứng là PH. 29
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc - Thay các trị số vừa đọc vào các công thức sau ta sẽ tính được góc đứng V: PH TR + MO V = PH- MO hoặc V = MO –TR 2 PH TR + V 2 2.3 Sai số khi đo góc 2.3.1 Sai số do máy Máy kinh vĩ tuy đã được kiểm nghiệm và điều chỉnh nhưng không thể thật hoàn chỉnh, nghĩa là các điều kiện của máy chưa hoàn toàn thoả mãn, nên còn tồn tại các sai số : - Sai số do trục ngắm không vuông góc với trục quay của ống kính. - Sai số do trục quay của máy không thẳng đứng. - Sai số do trục quay ống kính không vuông góc với trục quay của máy. - Sai số do việc khắc vạch trên bàn độ không đều. 2.3.2 Sai số do máy đặt lệch tâm Giả sử đo góc AOB, máy đáng lẽ đặt đúng tại O, nhưng đặt máy lệch sang O’, OO’ gọi là độ lệch tâm. Sai số do máy đặt lệch tâm tỉ lệ nghịch với độ dài từ máy đến mục tiêu ngắm. Vởy để khắc phục sai số này ta phải đặt máy càng đúng vị trị càng tốt và bất cứ trường hợp nào đoạn OO’ cũng không quá 3cm. 2.3.3 Sai số do ngắm lệch mục tiêu Giả sử đo góc AOB, máy đặt tại O, đáng lẽ phải ngắm đúng A, nhưng lại ngắm lệch sang A’. Sai số do ngắm lệch tỉ lệ nghịch với chiều dài cạnh, nên khi đo góc bằng có cạnh ngắn phải cố gắng đặt máy đúng điểm và ngắm đúng mục tiêu. 2.3.4 Sai số do bản thân việc đo góc Khi đọc số trên bàn chia độ thường đọc chẵn đến t( t là độ chính xác của du xích) nên khi đọc có sai số phạm vi từ –t/2 đến t/2. 2.3.5 Sai số do ảnh hưởng bên ngoài - Độ rõ của mục tiêu : phụ thuộc vào mức độ trong sạch của không khí. - Sự rung động của ảnh trong ống kính : nguyên nhân do không khí hun nóng, làm cho ảnh của mục tiêu hiện trong ống kính dao động không ổn định. Do đó không nên đo lúc trời nắng gắt. - Tia ngắm đi gần các công lớn như nhà cửa, cây to, gần mặt đất đều bị khúc xạ ngang, gay ra sai số kết quả đo. 30
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc 3.Máy toàn đạc điện tử 3.1 Cấu tạo chung Máy toàn đạc là loại máy trắc địa đồng thời cho phép đo được tất cả các yếu tố : góc, dài, cao với độ chính xác cao. Theo cấu tạo máy toàn đặc điện tử được chia làm hai loại : - Máy toàn đạc quang học - Máy toàn đạc điện tử. Các bộ phậnt rongm áy toàn đạcđ iệnt ử NIKON- DTM 31
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc Các kí hiệu hiểnt hị và các phím chứcn ăng 3.2 Sử dụng máy toàn đạc điện tử 3.2.1 Bật nguồn thiết bị - Ấn phím PWR để bật nguồn. Xuất hiện màn hình - Nghiêng ống kính theo chiều thẳng đứng xuất hiện màn hình đo cơ bản 3.2.2 Tắt nguồn thiết bị - Tại màn hình cơ bản ấn phím PWR màn hình hiển thị - Ấn phím ENT để tắt nguồn 3.2.3 Cài đặt chế độ Từ màn hình trên ấn phím [ 3: Coord] màn hình hiển thị Dùng mũi tên sang phải, trán,lên, xuống các mục để thay đổi cài đặt 1/ Coord : Trình tự toạ độ NEZ/ENZ 2/ Label : Hiện thị toạ độ trên màn hình đo XYZ hoặc YXZ hoặc NEZ. 32
Chương II : Máy kinh vĩ và đo góc 3/ AZ Zero : North ( đặt hướng 0 phương vị theo hướng bắc) Soutn ( đặt hướng 0 phương vị theo hướng Nam). 3.2.4 Cài đặt nguồn Từ màn hình trên ấn phím [4 : Power] màn hình hiển thị Dùng mũi tên sang phải, trái, lên, xuống các mục để thay đổi cài đặt 1/ > Main : Main tự động cắt ( OFF/sau 5’/10’/30’) 2/EDM : Nguồn EDM tự đông cắt (OFF/sau 0.1’/0.5’/3’/10’) 3/Sleep : lưu nguồn ( OFF/ sau 1’/3’/5’). 3.2.5 Cài đặt đơn vị Từ màn hình trên ấm phím [5 : unit] màn hình hiển thị Dùng mũi tên sang phải, trái, lên, xuống các mục để thay đổi cài đặt 1/ Angle : Đơn vị góc ( DEG-độ/GON/MIL) 2/ Dist : Đơn vị đo khoảng cách (Mét/FT – US/FT – Int) 3/ Temp : Deg C/Deg F 4/ Press : Đơn vị đo áp suất ( hPA/mmHg/Ingh) 33
Chương III : Đo khoảng cách CHƯƠNG III : ĐO KHOẢNG CÁCH 1.Xác định đường thẳng( ngắm thẳng) Ngắm thẳng là công việc xác định những điểm trung gian nằm trên cùng một đường thẳng. Lý do : Trong quá trình đo đạc, do chiều dài thước hạn chế mà chiều dài cạnh cần đo lớn cho nên cần phải tiến hành đo làm nhiều lần. Mỗi lần như vậy cần xác định một điểm trung gian. 1.1 Dụng cụ ngắm thẳng - Cọc tiêu (gia lông): được làm bằng gỗ hay hợp kim độ dài 2,5 m – 3,0 m, hình thù là đa giác đều có 5-6 cạnh hay hình trụ. Đường kính 3  4 cm. Trên thân cọc tiêu được sơn những vạch sơn trắng, đỏ, dài 20-25 cm xen kẽ nhau. Chân cọc tiêu được vót nhọn và bịt sắt để chống mòn và dễ cắm xuống đất. - Phù tiêu ( vè ): thường làm bằng gỗ hoặc tre trên gắn cờ, thanh ngang. - Máy trắc địa (máy kinh vĩ, máy thuỷ bình ). 1.2 Các trường hợp ngắm thẳng trên địa hình 1.2.1 Ngắm thẳng bằng máy kinh vĩ Giả sử có hai điểm A,B cho trước, cần xác điểm điểm C nằm trên AB. Trình tự thực hiện như sau : - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác. - Cố định gia lông thẳng đứng tại C. - Quay máy ngắm gia lông ở B theo các thao tác sau : + Ngắm đường ngắm cơ bản qua đầu ruồi. + Khoá máy. + Vặn thị kính nhìn rõ dây chữ thập. +Vặn ốc điều chỉnh ảnh để nhìn rõ mục tiêu. + Vặn ốc vi động ngang để dây chữ thập trùng với trục đứng của gia lông tại B. - Người ngắm máy điều chỉnh cho người cầm gia lông tại C nhích dần về phía đường thẳng AB khi nào gia lông tại C trùng với tâm chữ thập thì điểm C được xác định. B D A C 34
Chương III : Đo khoảng cách 1.2.2 Ngắm thẳng bằng mắt thường M¾t > 1m A C B §-êng ng¾m c¬ b¶n §-êng ng¾m kiÓm tra Giả sử ta có 2 điểm A,B đã được xác định trên mặt đất, tìm điểm C nằm trên đường thẳng AB bằng phương pháp ngắm thẳng bằng mắt thường. Trình tự thực hiện như sau : - Cố định 2 gia lông thẳng đứng tại A và B. Người ngắm sẽ đứng trước A hoặc B một khoảng lớn hơn 1 m và tiến hành ngắm qua mép gia lông tại A và B sau đó điều chỉnh cho người cầm gia lông tại C nhích dần về phía đường thẳng và khi nào thấy 3 mép của 3 gia lông thẳng hàng thì ta cố định gia lông tại C. - Sau khi cố định gia lông tại C ta sẽ ngắm kiểm tra qua mép bên kia gia lông nếu chúng nằm trên một đường thẳng thì điểm C đã thuộc đường thẳng AB. 1.2.3 Một số trường hợp ngắm thẳng khi gặp địa hình khó khăn a) Phương pháp đường thẳng song song Phương pháp này áp dụng khi hai điểm đã biết nằm về một phía của chứng ngại vật ( giả sử A,B). Ta cần xác định C,D nằm trên hướng đường thẳng AB. Trình tự thực hiện như sau: z - Đặt máy kinh vĩ tại B , dọi điểm cân máy A B C D chính xác. Quay máy ngắm về A mở một t 0 góc bằng 90 tạo hướng Bx. Trên hướng Bx a a đo một đoạn bằng a ta có M. y - Đặt máy tại M, dọi điểm cân máy chính xác. M N Quay máy ngắm về B mở một góc bằng 909 x tạo hướng My. Trên hướng My ta chọn điểm N. - Đặt máy kinh vĩ tại N , dọi điểm cân máy chính xác. Quay máy ngắm về M mở một góc bằng 900 tạo hướng Nz. Trên hướng Nz đo một đoạn bằng a ta có C. - Đặt máy kinh vĩ tại C , dọi điểm cân máy chính xác. Quay máy ngắm về N mở một góc bằng 900 tạo hướng Ct. Trên hướng Ct ta xác đỉnh điểm D. b) Phương pháp tam giác đồng dạng Phương pháp này áp dụng khi hai điểm đã biết nằm về hai phía của chứng ngại vật. Giả sử A, B nằm về hai phía của chứng ngại vật, ta cần xác định C,D nằm trên đường thẳng AB như hình vẽ. Ta chọn điểm M nằm ngoài chứng ngại vật sao cho nhìn thấy cả A và B. Sau đó ta tiến hành như sau : - Đặt máy kinh vĩ tại M, đo chính xác góc và đo chiều dài MA, MB. 35
Chương III : Đo khoảng cách - Trên hướng MA ta lấy điểm N và K sao cho khi xác định điểm C và D thì đều nằm ngoài chứng ngại vật. KC AK AK.MB - Xét AKC và AMB : KC MB AM AM - Xác định C : Đặt máy kinh vĩ tại điểm K, dọi điểm cân máy chính A C D B xác. Quay máy ngắm về A làm chuẩn, mở một góc bằng . Trên hướng ngắm đó đo ra một đoạn là K KC ta xác định được điểm C trên đường thẳng AB. Thao tác tương tự như trên với điểm D ta sẽ xác N định được D. M c) Ngắm thẳng qua đồi, gò Giả sử ta có 2 điểm A, B nằm ở 2 bên đồi, không nhìn thấy nhau. Ta cần xác định 2 điểm C, D nằm trên đường thẳng AB. Trình tự xác định như sau : - Ta cố định 2 gia lông ở A và B. - Hai người cầm gia lông đứng ở C và D sao cho người cầm gia lông ở D có thể nhìn thấy gia lông ở A và C, tương tự thì người cầm gia lông ở C cũng phải nhìn thấy gia lông ở B và D. - Chọn điểm D1 sao cho từ điểm này nhìn thấy cả A và B. - Người cầm gia lông ở vị trí D1 ngắm về A làm chuẩn, điều chỉnh cho người cầm gia lông ở vị trí của điểm C di chuyển đến vị trí C1 nằm trên đường D1A. - Người cầm gia lông ở vị trí C 1 ngắm C D về B làm chuẩn, điều chỉnh cho người cầm gia lông ở vị trí D 1 di chuyển đến vị trí D 2 nằm trên đường thẳng C1B. §åi hoÆc gß - Người cầm gia lông ở vị trí D2 ngắm về A làm chuẩn, điều chỉnh cho B A người cầm gia lông ở vị trí của điểm C1 di chuyển đến vị trí C 2 nằm trên A C D B đường thẳng D A. 2 D - Người cầm gia lông ở vị trí C2 ngắm 3 về B làm chuẩn, điều chỉnh cho C2 D người cầm gia lông ở vị trí của điểm 2 C D2 di chuyển đến vị trí D 3 nằm trên 1 D đường thẳng C2B. 1 - Cứ làm tương tự như vậy cho đến khi nào người cầm gia lông ở D nhìn về A làm chuẩn, thấy gia lông ở C nằm trên đường thẳng AD. Đồng thời người cầm gia lông ở C nhìn về B làm chuẩn , thấy gia lông ở D nằm trên đường thẳng CB. Lúc này ta có 4 điểm A, B, C, D thẳng hàng. d) Ngắm thẳng qua khe sâu Giả sử có 2 điểm A, B nằm ở 2 bên khe sâu như hình vẽ. Ta cần xác định các điểm D, C, E nằm trên đường thẳng AB. Trình tự tiến hành như sau: 36
Chương III : Đo khoảng cách - Tại A và B dựng 2 gia lông thẳng đứng. - Một người nhìn gia lông A thẳng hướng đến gia lông B và điều khiển cho người cầm gia lông dựng gia A B lông C sao cho gia lông C che lấp gia lông B. C - Sau đó người đứng ở gia lông B điều D khiển dựng gia lông D sao cho khi E nhìn từ gia lông B thấy gia lông C chep lấp gia lông D. - Tiếp theo người đứng ở gia lông A điều khiển dựng gia lông E sao cho khi nhìn từ gia lông A thấy gia lông D che lấp gia lông E. Như thế các điểm A,D,E,C,B thẳng hàng. 2.Đo dài bằng thước thép 2.1 Đo dài qua các địa hình 2.1.1 Đo dài nơi địa hình thuận lợi Khi địa hình có độ dốc nhỏ hơn 2% thì có thể coi như địa hình bằng phẳng. Giả sử cần đo chiều dài đoạn AB bằng thước thép loại thước dài 20m và bộ phích sắt 11 chiếc. ta làm như sau : Một nhóm đo dài thường gồm có 3 người. Giả sử ta cần đo dài đoạn AB. - Một người đi sau cầm đầu 0 của thước, đặt trùng với điểm A (cầm 1 phía). - Một người đi trước cầm đầu cuối của thước ( 20m ) và kéo thước. - Một người ngắm và ghi sổ. - Người đi trước cầm 1 bộ phích sắt 10 chiếc. - Khi đo thì người ghi sổ ngắm để xác định các điểm đo có nằm trên đường thẳng định đo không. Khi đo xong mỗi đoạn thì người đi trước cắm 1 phích sắt làm dấu rồi 2 người cầm thước cùng tiến về phía trước. Người đi sau nhổ phích sắt tại A tiến về phía trước đến điểm đánh dấu và đặt đầu 0 của thước trùng với điểm đánh dấu, tiếp tục người đi trước kéo thước, người ghi sổ ngắm thẳng để đo điểm thứ 2 và lặp lại tương tự như trên. Khi nào trong tay người đi sau có 10 phích sắt và người đi trước cắm hết phích sắt trong tay thì có nghĩa là đã đo được 10 đoạn đo, mỗi đoạn đo bằng với chiều dài của thước. Khi đó người đi sau trao lại cho người đi trước 10 phích sắt và lại đo các đoạn còn lại tương tự như trên. - Nếu đoạn cuối cùng không hết chiều dài của thước thì ta kéo thước và đo đoạn lẻ, đo xong tính toán và ghi sổ. L = m.n.S + a = 10.m.S + n.S + a Trong đó: S là chiều dài của thước. n là số lần đặt thước. m: Số lần trao que sắt. a: chiều dài đoạn lẻ cuối cùng. Ví dụ: Khi đo chiều dài đoạn AB có 2 lần trao bộ phích sắt, người đi sau còn 3 phích sắt trong tay và đoạn lẻ cuối cùng được 10.5m, thước dài 20m. 37
Chương III : Đo khoảng cách L = ( 20.10).2 + 3.20 +10.5m = 470,50m Trên thực tế khi đo dài thì người đo đoạn nào ghi sổ đoạn đó rồi cộng dồn lại. Mẫu sổ đo dài Tên cọc Cự ly lẻ (m) Cự ly cộng dồn (m) Ghi chú A 00.00 00.00 1 20.00 20.00 2 20.00 40.00 3 20.00 60.00 B 15.00 75.00 2.1.2 Đo dài nơi địa hình dốc Gặp nơi địa hình dốc( i d> 2%) chúng ta phải dùng thước, có bộ phận làm cho thước nằm ngang gắn ở trên thước hoặc kéo thước sát sườn đồi. a) Dùng thước nằm ngang - Nếu nâng thước nằm ngang thì khi đo lên dốc, người đi trước đặt đầu trước sát đất, người đi sau nâng thước thật nằm ngang. - Khi đo xuống dốc thì người đi trước nâng thước lên nằm ngang. - Tính chiều dài đường đo theo biểu thức : L =  li Trong đó : L là chiều dài toàn bộ đường đo li là chiều dài của từng đoạn đo. b) Kéo thước sát sườn dốc Nếu kéo thước đo theo sườn dốc thì đo thêm góc dốc mặt đất : d AB = SAB x cos . 2.2 Đo dài kỹ thuật công trình 2.2.1 Đo dài tổng quát a) Khái niệm Giả sử tuyến đường A-B như hình vẽ : 02 §1 §3 A B 01 §2 03 - Đ i là đỉnh thứ i của tuyến đường (đỉnh chuyển hướng). 38
Chương III : Đo khoảng cách - Cạnh Đi-1- Đi, Đi-Đi+1 gọi là các cánh tuyến. - Để đảm bảo cho xe chạy an toàn êm thuận, thiết kế đường cong nối 2 cánh tuyến kề nhau. Công tác đo dài tổng quát tuyến chính là đo chiều dài của các cánh tuyến nối giữa các đỉnh chuyển hướng. b) Phương pháp đo - Chiều dài tổng quát sẽ được đo bằng thước thép ( hoặc thước vải ) theo hai chiều đo đi và đo về trên cùng một cạnh. - Trường hợp tuyến đường đi qua vùng địa hình khó khăn không thể đo trực tiếp bằng thước được có để đo gián tiếp hoặc dùng máy đo. Ví dụ : Ta tiến hành đo dài tổng quát đoạn từ A đến B như sau : Tên Khoảng cách (m) Khoảng cách l = l1-l2 l KÕt luËn đỉnh §o ®i §o vÒ trung bình (m) l A 00.00 00.00 00.00 §1 50.00 50.02 50.01 -0.02 -1/2500 §¹t §2 100.25 100.00 100.125 0.25 1/400 §o l¹i §3 150.00 150.80 150.40 -0.80 -1/1880 §o l¹i B 70.42 70.45 70.435 -0.03 -1/2350 §¹t c) §¸nh gi¸ kÕt qu¶ ®o dµi tæng qu¸t - Sai số tuyệt đối Khi đo dài 1 đoạn thẳng nào đó để đảm bảo tính chính xác thì người ta phải tiến hành đo nhiều lần, đo đi và đo về. Sai số giữa 2 lần đo đi và đo về được gọi là sai số tuyệt đối. Giả sử ta đo đoạn AB. Đo đi được chiều dài là l1. Sai số giữa 2 lần đo là l = l1 - l2 Đo về được chiều dài là l2. - Sai số tương đối Để đánh giá mức độ chính xác về đo dài thì người ta không thể dùng sai số tuyệt đối để đánh giá mà phải dùng sai số tương đối . Định nghĩa: Sai số tương đối là tỷ số giữa sai số tuyệt đối của 2 lần đo với chiều dài l l1 l2 trung bình của 2 lần đo: với ltb . ltb 2 l - Sai số tương đối cho phép l Sai số tương đối cho phép được xác định tuỳ thuộc vào địa hình, phương pháp đo, ý nghĩa tầm quan trọng của từng công trình và tuỳ thuộc vào từng ngành. Đối với ngành giao thông nếu không có gì đặc biệt thì sai số tương đối cho phép được quy định như sau. 39
Chương III : Đo khoảng cách l 1 1 +Vùng đông bằng: =  l 2000 3000 l 1 +Vùng đồi núi: = l 1000 Đánh giá kết quả đã đo như sau : l l + Nếu > Không đảm bảo độ chính xác, đo lại l l l l l1 l 2 + Nếu L 130, 52 3263 l 1 l 1 So sánh ta có : L 3263 L 1000 * Kết luận: Kết quả đo đảm bảo yêu cầu => Chiều dài đoạn AB là: 130,52m. 2.2.2 Đo dài chi tiết a) Khái niệm Đo dài chi tiết là việc xác định khoảng cách giữa các điểm chi tiết nằm giữa tuyến đường. 02 §1 §3 PG1 T§1 TC 1 H1 2 B 0 1 1 §2 A 03 Ví dụ : Đo khoảng cách từ A đến TC 1 : A-TC1 = A-1 + 1-2 + 2-H1 + H1- TĐ1 + TĐ1- PG1 + PG1-TC1. Trong đó : Khoảng cách TĐ 1 đến TC1 được tính toán bằng phương pháp cắm cong không thực hiện đo bằng thước. b) Các loại cọc chi tiết cắm trên tuyến : - Cọc 100m ( cọc H) , cọc Km : Thuận tiện cho khảo sát thiết kế và thi công, người ta chia tuyến thành những đoạn nhỏ có chiều dài nằm ngang bằng 100m, đánh dấu bằng những cọc 100 (m). Các điểm cọc này có số hiệu theo thứ tự từ đầu đoạn đến hết 1 Km. 40
Chương III : Đo khoảng cách KM 0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 KM1 1 km đường - Cọc đường cong : gồm các cọc chủ yếu ( TĐ,PG,TC) và các cọc chi tiết rải đều để thể hiện hình dạng chi tiết của đường cong. - Cọc công trình : là những cọc thể hiện vị trí của các công trình trên tuyến khảo sát : cọc tim cầu, tim cống, nút giao nhau - Cọc địa hình, địa vật : là những cọc phản ánh đặc trưng địa hình, địa vật của tuyến khảo sát. c) Phương pháp đo và ghi sổ - Chiều dài chi tiết sẽ được đo bằng thước vải hoặc bằng thước thép. Chỉ tiến hành đo một lần. - Chiều dài chi tiết chỉ đo trên đoạn thẳng, chiều dài trên những đoạn cong sử dụng công thức để tính và sử dụng các phương pháp cắm cong để xác định. 02 3 H1 PG1 T§1 TC1 H2 2 PG2 T§2 TC 2 1 01 §2 Km 0 Tên đỉnh Khoảng cách lẻ (m) Khoảng cách Ghi chú Đo đi cộng dồn (m) KM0 0.00 1 30.00 30.00 2 26.00 56.00 Cống cũ 75 TĐ1 24.00 80.00 PG1 18.00 98.00 H1 2.00 100 TC1 16.00 116.00 TĐ2 28.00 144.00 PG2 25.00 84.00 TC2 25.00 194.00 41
Chương III : Đo khoảng cách H2 6.00 200.00 3 30.00 230.00 Nút giao d) Đánh giá kết quả đo dài chi tiết - Kết quả đo dài chi tiết phải được so sánh với đo dài tổng quát. - Tính khoảng cách giữa 2 điểm đầu tuyến và cuối tuyến khi đo dài chi tiết : ct Sct  Li  Di Trong đó : Sct : khoảng cách giữa 2 điểm đầu tuyến và cuối tuyến theo cánh tuyến khi đo dài chi tiết. ct L : Chiều dài tuyến đường khi đo dài chi tiết.  i  Di : Tổng độ chênh lệch khi ta bố trí đường cong có chiều dài K tại các định chuyển hướng : Di =2Ti – Ki. Với Ti : chiều dài đường tang. Ki : chiều dài đường cong. Sct Stq 1 - So sánh Sct với Stq : . Kết quả đo đạt yêu cầu. Stq 1000 3. Đo dài bằng máy kinh vĩ và mia đứng 3.1 Cấu tạo mia đứng Mia đứng là một cái thước cỡ lớn bằng gỗ hoặc bằng hợp kim nhẹ, rộng 10 cm  15 cm , dài 3m 4m. Khi di chuyển mia thường được gấp lại hoặc thu lại. Nền mia được sơn trắng và có vạch khắc 1 cm với mặt sơn đỏ hoặc đen. Cách khắc vạch và ghi số như hình vẽ. ở hai đầu mia được bịt sắt để chóng mòn mia. Hai bên thành mia có trang bị tay cầm. Cách đọc mia : Khi đọc mia ta phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của mia, cách phân khoảng trên mia và số đọc trên mia. Khi đọc mia phải căn cứ vào dây ngang (dây giữa) để đọc. Khi đọc mia phải đọc chính xác đến 4 trị số m, dm, cm, mm. Ví dụ : 2750 (mm) đọc là : hai, bảy, năm, không. Chú ý : + Khi đọc mia phải căn cứ vào dây giữa để đọc. + Khi đọc mia phải vi động ống kính để cho bọt thuỷ dài vào giữa ( parabol khép kín). 3.2 Nguyên lý đo 3.2.1 Tìm khoảng cách trong trường hợp tia ngắm nằm ngang (V=0) Giả sử đo cự ly ngang giữa A và B : - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác. - Đặt mia thẳng đứng tại B. - Đặt ống kính nằm ngang. 42
Chương III : Đo khoảng cách Nhìn vào hình vẽ ta thấy : D =  + f + E (1) V-V N 2750 mn = p : Kho¶ng c¸ch gi÷a hai v¹ch ng¾m ®o xa cña m¸y n' MN = L : Kho¶ng c¸ch trªn mia bÞ ch¾n bëi p p F L 1542 hai v¹ch ®o xa. F : Tiªu ®iÓm cña kÝnh vËt m' 0335 M  : §é dµi ngang tõ m¸y (V-V) ®Õn kÝnh vËt  f E f : Tiªu cù cña kÝnh vËt A B E : Kho¶ng c¸ch tõ tiªu ®iÓm ®Õn mia D : Kho¶ng c¸ch n»m ngang gi÷a A vµ B D p f f .L Vì MFN  m’Fn’ : E (2) L E p f .L Thay (2) vào (1) ta có : D  f p Với mỗi máy cụ thể có , f, p cố định nên người ta kí hiệu : f + K : gọi là hằng số dây đo K =100 p + c = f + : gọi là hằng số máy đo xa. Khi đó ta có : D = K.L + c. Khi thiết kế và chế tạo máy người ta đã loại trừ được c tức là c=0 ( khi đo khoảng cách D >10m). Vậy công thức tính gần đúng là : D = K.L Theo hình vẽ ta có : D =100 (2750-335) = 241500 mm = 241,5 m. 43
Chương III : Đo khoảng cách 3.2.2 Tìm khoảng cách trong trường hợp tia ngắm nằm nghiêng (V 0) M M' V l/2 C N' d N  V O D B A Trong thực tế khi đo khoảng cách giữa 2 điểm A và B, người ta thường sử dụng tia ngắm nằm nghiêng, nghĩa là tia ngắm chính OC nằm nghiêng một góc V so với mặt phẳng nằm ngang. Giả sử có mia M’N’ chắn vuông góc với trục ngắm OC thì khoảng cách d=OC theo trường hợp tia ngắm nằm ngang ta có : d =K.L’ (1). Nhưng thực tế chỉ có mia M,N đặt thẳng đứng với B. Mia này không vuông góc với trục ngắm OC nên khoảng cách chắn giữa 2 vạch ngắm đo xa là L. Vì góc nhìn  rất nhỏ nên ta có thể coi OM//OC//ON OM’M’N’. L' L Xét vuông CM’M ta có : cosV (2) 2 2 Thay (2) vào (1) : d =K.L.cosV (3) Chiều dài nằm ngang giữa A và B là : D = d.cosV (4) Thay (3) và (4) ta có D = K.L. cos2V. 44
Chương IV : Đo cao hình học CHƯƠNG IV : ĐO CAO HÌNH HỌC 1. Khái niệm về hệ thống cao độ và các phương pháp đo cao 1.1 Hệ thống độ cao 1.1.1 Cao độ của một điểm Cao độ của một điểm là khoảng cách tính theo đường dây dọi từ điểm đó tới mặt thuỷ chuẩn. Có hai loại cao độ : - Cao độ tuyệt đối ( H A ) ' - Cao độ tương đối ( H A ) A h AB B HA' H H' A B MÆt thuû chuÈn gi¶ ®Þnh ( Elipxoid) HB MÆt thuû chuÈn gèc 1.1.2 Mốc cao độ Mốc cao độ là một điểm được xác định cao độ có độ chính xác cao làm cơ sở để xác định cao độ của các điểm chi tiết khác. Trong ngành giao thông, để khảo sát thiết kế một tuyến đường người ta lập hệ thống các mốc cao độ dọc theo tuyến, khoảng cách giữa các mốc từ 12 km. Ngoài ra tại các vị trí công trình người ta đặt thêm các mốc cao độ tiện cho việc thi công. Mốc cao độ phải thoả mãn các yêu cầu : - Mốc phải được đặt ở nơi địa chất ổn định dễ tìm, nằm ngoài phạm vi thi công. - Mốc phải được bảo vệ chắc chắn, phải được chôn bằng các cọc bê tông trên có gắn mũi đinh. - Mốc có thể được đặt vào các vật cố định như tường bê tông, tảng đá lớn không bị xê dịch. 1 3 4 TC2 6 H1 9 10 CD4 12 TC5 P6 13 mc®3: Cäc BTCT mc®1: ®Æt t¹i gãc nhµ 2 tÇng, bªn tr¸i tuyÕn mc®2: §Æt t¹i gãc nhµ 1 tÇng, bªn tr¸i tuyÕn c¸ch cäc P6: 12,5m; C§: 60.00 c¸ch cäc 1: 10,5m; C§: 50.00 c¸ch cäc 10: 10,5m; C§: 54.00 ruéng ruéng ruéng m-¬ng thuû lîi m-¬ng thuû lîi cèng tl cò ao ruéng ruéng 2 P2 11 P5 KM0 TD2 5 7 8 CD3 H2 TD5 TD6 45
Chương IV : Đo cao hình học 1.2 Các phương pháp đo cao 1.2.1 Đo cao hình học Đo cao hình học dựa trên cơ sở tia ngắm nằm ngang để xác định độ chênh cao h =S – T Trong đó : h - độ chênh cao giữa 2 điểm S – Số đọc theo dây chỉ giữa trên mia dựng ở điểm đã biết độ cao. T – Số đọc theo dây chỉ giữa trên mia dựng ở điểm chưa biết độ cao. Đo cao hình học đặt được độ chính xác mh = (150)mm/km, thường áp dụng trong đo lưới khống chế độ cao, bố trí công trình, quan trắc lún 1.2.2 Đo cao lượng giác Đo cao lượng giác dựa trên cơ sở giải tam giác vuông có canh huyền là tia ngắm nghiêng. Đo cao lượng giác đạt được độ chính xác là mh = (100300)mm/km, thường áp dụng khi đo vẽ chi tiết bản đồ. 1.2.3 Đo khí cao áp Càng lên cao áp suất khí quyển càng giảm. Dùng áp kế sẽ xác định được áp suất khí quyển ở những điểm khác nhau,theo hiệu số áp suất ấy ta sẽ xác định được độ chênh cao giữa các điểm. Sai số xác định độ cao theo phương pháp này khoảng từ 2-3 m, vì vậy chỉ được áp dụng ở giai đoạn khảo sát sơ bộ công trình. 1.2.4 Đo cao thuỷ tĩnh Đo cao thuỷ tĩnh dựa trên tính chất mặt thoáng của dịch thể ở trong các bình thông nhau ở cùng một mức độ cao như nhau. 1.2.5 Đo cao bằng máy bay Trên máy bay đặt vô tuyến điện đo cao và máy vi áp kế để xác định chiều cao của máy bay so với mặt đất và sự thay đổi chiều cao của máy bay trong dải bay, sử dụng đồng thời các số liệu này sẽ xác định được độ chênh cao giữa các điểm trên mặt đất. 1.2.6 Đo cao bằng ảnh lập thể Phương pháp này dựa trên mô hình thực địa do một cặp ảnh lập thể tạo ra, khi quan sát chúng trong máy ảnh lập thể. Phương pháp này được áp dụng trong khi đo vẽ làm bản đồ bằng ảnh. 2.Nguyên lý đo cao hình học – máy thuỷ bình 2.1 Nguyên lý đo cao hình học Dựa vào đường ngắm nằm ngang của máy thuỷ bình khi quay quanh trục đứng quét thành một mặt phẳng nằm ngang và kết hợp với mia đo cao để xác định hiệu độ cao giữa hai điểm. Từ cao độ điểm đầu người ta có thể tính toán được cao độ các điểm phía sau. 46
Chương IV : Đo cao hình học 2.2 Máy thuỷ bình 2.2.1 Tác dụng và phân loại M¸y thuû b×nh cã t¸c dông x¸c ®Þnh hiÖu ®é cao gi÷a 2 ®iÓm dùa trªn nguyªn lý ®o cao h×nh häc, trªn c¬ së ®ã tõ cao ®é ®iÓm ®Çu tÝnh ra cao ®é c¸c ®iÓm tiÕp theo. Dùa vµo ph-¬ng ph¸p ®-a tia ng¾m vÒ vÞ trÝ n»m ngang ta ph©n biÖt 3 lo¹i m¸y thuû b×nh sau: - M¸y thuû b×nh cã èc vi ®éng ®øng ( Ni 030 CHDC §øc). - M¸y thuû b×nh kh«ng cã èc vi ®éng ®øng. Thùc tÕ ngµy nay kh«ng dïng lo¹i nµy. - M¸y thuû b×nh tù ®éng c©n b»ng tia ng¾m. VÝ dô m¸y Ni025 CHDC §øc, NiA3 Hungary ). 2.2.2 Cấu tạo của máy thuỷ bình Máy thuỷ bình được chia làm 3 bộ phận chính : - Ống kính : gồm có : +Vật kính + Thị kính + ốc điều quang, kính điều quang. - Ống thuỷ : gồm có : + ống thuỷ tròn : dùng để cân máy sơ bộ + ống thủy dài : dùng để cân máy chính xác - Đế máy : gồm có : Các ốc cân, ốc hãm , ốc vi động và ốc điều chỉnh Ống thuỷ Ống kính Ống cân 2.3 Thao tác cơ bản trên máy thuỷ bình 2.3.1 Cân máy a) Cân máy theo ống thuỷ tròn Vặn hai ốc cân máy 1 và 2 ngược chiều nhau sao cho bọt thuỷ tròn chạy vào đường trung trục của đoạn 12. Vặn ốc thứ 3 sao cho bọt nước thuỷ tròn chạy vào điểm không b) Cân máy theo ống thuỷ dài Để cho ống thuỷ dài nằm song song với đường nối hai ốc cân máy 1,2. Vặn hai ốc cân máy 1,2 ngược chiều nhau sao cho bọt thủy dài chạy vào điểm không. 47
Chương IV : Đo cao hình học Quay ống thủy dài đi một góc 90 0. Chỉ vặn ốc cân máy 3 còn lại sao cho bọt thuỷ dài chạy vào điểm không. 2.3.2 Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất Quay ống kính ra vùng trong sáng. Vặn vòng xoay kính mắt cho đến khi nào nhìn thấy màng dây chữ thập hiện lên rõ nét nhất thì thôi. Điều này phụ thuộc vào từng người đo. 2.3.3 Ngắm mục tiêu - Bắt mục tiêu sơ bộ theo đầu ruồi và khe ngắm. - Bắt mục tiêu chính xác : Vặn ốc điều ảnh để nhìn thấy mục tiêu rõ ràng. Vặn ốc vi động ngang để đưa trung tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu. 2.4 Kiểm nghiệm và điều chỉnh máy thủy bình 2.4.1 Kiểm nghiệm và điều chỉnh để trục quay của máy vuông góc với đường chuẩn của ống thuỷ dài - Đặt máy, cân bằng máy bằng ống thuỷ tròn (dùng 3 chân máy). + Vị trí 1 : Quay máy để ống thuỷ dài song song với chiều 2 ốc cân, vặn 2 ốc cân ngược chiều nhau cho bọt thuỷ dài vào giữa. +Vị trí 2 : Quay máy 90o theo chiều thuận kim đồng hồ để ống thuỷ dài vuông góc với chiều 2 ốc cân ban đầu, vặn ốc cân thứ 3 đưa bọt thuỷ vào giữa. Làm đi làm lại ở vị trí I và vị trí II vài lần. + Vị trí 3 : Quay máy đi 180o so với vị trí II nếu bọt thuỷ vẫn ở giữa thì đường chuẩn ống thuỷ dài đã vuông góc với trục đứng của máy. Nếu bọt thuỷ không vào giữa thì ta phải điều chỉnh như sau. - Vặn ốc cân thứ 3 đưa bọt thuỷ về 1/2 khoảng lệch, vặn ốc điều chỉnh ống kính đưa bọt thuỷ vào giữa. - Lặp đi lặp lại các thao tác trên từ vị trí I đến vị trí II rồi sang vi trí III đến khi nào ở vị trí III mà bọt thuỷ vẫn ở giữa thì khi đó đường chuẩn ống thuỷ dài đã vuông góc với trục đứng của máy. Khi đó ta đánh dấu vị trí của ốc vi động để tiện cho quá trình sử dụng. 2.4.2 Kiểm nghiệm và điều chỉnh màng dây chữ thập Khi màng dây chữ thập đã đặt đúng thì vạch đứng của nó phải thật trùng khít với phương dây dọi. Cách kiểm nghiệm : ở nơi khuất gió treo một sợi chỉ cạnh tường, đầu dưới chỉ buộc quả dọi. Để nhìn rõ sợi chỉ nên dán giấy trắng trên tường phía sau sợi chỉ. Cách tường từ 20-25 m , đặt máy nivô và cân máy thật cẩn thận và chính xác. Để một đầu vạch đứng của màng dây chữ thập trùng với dây dọi. Và nhìn xem đầu kia có trùng không. Nếu lệch quá 0,5mm thì phải điều chỉnh màng dây chữ thập. Cách điều chỉnh : Vặn lỏng các ốc điều chỉnh của riêng màng dây chữ thập, xoay nhẹ bộ phận này cho vạch đứng đến trùng khít với dây dọi, rồi vặn chặt các ốc cố định màng dây chữ thập lại. Sau khi điều chỉnh màng dây chữ thập phải xác định lại góc i. 2.4.3 Kiểm nghiệm và điều chỉnh để đường chuẩn ống thuỷ dài song song với thị tuyến nằm ngang - Chọn vị trí bằng phẳng, trên đó đóng 2 cọc A và B cách nhau 50100m. 48
Chương IV : Đo cao hình học - Đặt máy thuỷ bình cách đều A và B. Cân máy theo hai chiều song song và vuông góc. - Dựng mia thẳng đứng tại A và B. - Quay máy ngắm mia ở A, vi động cho bọt thuỷ dài vào giữa , đọc trị số trên mia là a1. Quay máy ngắm mia ở B, dùng ốc vi động cho bọt thuỷ dài vào giữa, đọc b2 trị số trên mia là b1. a2 - Mặc dù trị số đọc a1 và b1 sai nhưng ta vẫn có mức chênh cao giữa 2 điểm a1 b1 A, B là đúng : h1 = a1 – b1. - Dời máy về gần mia A, cách độ 23m , cân máy theo hai chiều song song và vuông góc. A B 50100 - Quay máy ngắm mia ở A, vi động ống kính cho bọt thuỷ dài vào giữa đọc trị số trên mia a2. Quay máy ngắm mia B làm tương tự rồi đọc trị số trên mia là b2. Mức chênh cao giữa A và B là h2 = a2 – b2. - Nếu h2 = h1 thì điều kiện trên thoả mãn. - Nếu h2 h1 ta phải điều chỉnh bằng cách sau : ' ' + Vặn ốc vi động ống kính để đọc trị số trên mia ở B là b 2 với : b 2 = a2 –h1. + Quay máy ngắm mia dựng ở A đọc trị số trên mia là a3, quay máy ngắm mia ở B, vi động ống kính để đọc trị số trên mia là b 3 : b3 = a3 – h1. + Lặp đi lặp lại nhiều lần như trên đến khi nào quay máy ngắm mia ở A đọc trị số là a, quay mý ngắm mia ở B đọc trị số là b mà : a-b =h1. - Khi đó đường ngắm ( thị tuyến ) nhưng bọt thuỷ vẫn bị lệch. Dùng tăm chỉnh nâng hạ 1 đầu ống thuỷ để đưa bọt thuỷ vào giữa. Khi đó đường chuẩn ống thuỷ nằm ngang, đường ngắm nằm ngang do đó chúng song song với nhau. 3.Phương pháp đo cao hình học 3.1 Các phương pháp đo cao hình học 3.1.1 Đo cao đơn giản Là phương pháp chỉ sử dụng một trạm máy có thể xác định được hiệu độ cao giữa hai điểm. a. Ph-¬ng ph¸p ®o cao phÝa tr-íc Giả sử có hai điểm A, B ngoài thực địa. Cần xác định hiệu độ cao giữa hai điểm. Trình tự thực hiện như sau; Tia ng¾m - Đặt máy tại A, dọi điểm cân b máy chính xác. Đo chiều cao máy i B i - Đặt mia tại B ,quay máy ngắm h H A AB mia tại B đọc trị số trên mia là i b. HB H Mức chênh cao giữa A,B : A MÆt thuû chuÈn hAB = i-b 49
Chương IV : Đo cao hình học + Nếu hAB > 0 : điểm đặt mia cao hơn điểm đặt máy. + Nếu hAB < 0 : điểm đặt mia thấp hơn điểm đặt máy. Gäi cao ®é ®iÓm A lµ HA vµ cao ®é ®iÓm B lµ HB. HB = HA + hAB Ta cã : HB = HA + hAB = HA +i –b = Hi – b. Trong ®ã Hi = HA + i : gäi lµ cao ®é ®-êng ng¾m. b. Phương pháp đo cao từ giữa Giả sử cần xác định hiệu độ cao giữa hai điểm A,B. - Đặt máy trong khoảng AB. Cân máy chính xác. Tia ng¾m - Đặt mia thẳng đứng tại A và B. a b - Quay máy ngắm mia tại A đọc được trị số trên mia là a,sau đó ta B quay máy ngắm mia tại B, đọc trị H số trên mia là b. i hAB A H - Mức chênh cao giữa A và B : B H hAB = a-b A MÆt thuû chuÈn Nếu hướng cao đạc đi từ A đến B thì trị số a gọi là trị số đọc sau, b gọi là trị số đọc trước. Mia dựng tại điểm A đã biết cao độ. Nếu biết cao độ tại A là HA, ta tính cao độ tại B theo công thức: HB = HA + hAB HB = HA + a – b Hi = HA + a Hi: gọi là cao độ đường ngắm. 3.1.2 Đo cao phức tạp Nếu điểm đầu và điểm cuối cách xa nhau hoặc mức chênh cao giữa hai điểm quá lớn ta không thể dùng một trạm máy để xác định được độ cao giữa hai điểm mà phải sử dụng nhiều trạm đo để đo. Việc đo cao như vậy được gọi là đo cao phức tạp. a2 b2 a a1 b1 3 b3 2 h 1 2 h 3 B h H 1 i A H B H A MÆt thuû chuÈn 50
Chương IV : Đo cao hình học Ta cú : h1 = a1 – b1 h2 = a2 – b2 hAB =( a1+ a2 + a3) – (b1 + b2 + b3) h3 = a3 – b3 n n hAB =  ai  bi i 1 i 1 - Nếu hAB >0 : điểm B cao hơn. - Nếu hAB < 0: điểm A cao hơn. - Biết cao độ điểm đầu là Hđ ta tính được cao độ điểm cuối Hc: H C H d  ai  bi 3.2 Đo cao kỹ thuật công trình 3.2.1 Đo cao tổng quát a. Khái niệm Đo cao tổng quát nhằm mục đích xác định cao độ của các mốc cao độ để từ đó xác định cao độ của các cọc chi tiết, §3 02 §1 TC3 H1 T§3 3 4 PG1 T§1 TC1 H2 2 PG2 B T§2 TC 2 1 0 1 MC§3 §2 A 50.00m MC§2 MC§1 b. Phương pháp đo cao tổng quát  Phương pháp dùng 2 máy đi song song Theo phương pháp này người ta dùng 2 máy đi song song với nhau , cùng xuất phát từ một điểm và kết thúc ở một điểm. Có thể người cầm mia chung, người ngắm máy và ghi sổ riêng và cũng có thể tổ chức thành 2 nhóm đọc lập nhau. - Ưu điểm : + Độ chính xác tương đối cao + Nhanh, có thể kiểm tra so sánh kết quả của từng trạm máy. - Nhược điểm : + Tốn nhiều nhân lực máy móc.  Phương pháp đổi chiều cao máy Theo phương pháp này người ta dùng một máy để tiến hành cao đạc. Khi làm xong một trạm máy người ta dịch máy sang một bên rồi làm lại trạm máy đó. - Ưu điểm : + Tốn ít người ,ít máy móc. - Nhược điểm : 51
Chương IV : Đo cao hình học + Độ chính xác thấp ( nếu máy sai thì không phát hiện được ). + Đo đạc lâu, tốn nhiều thời gian.  Ph-¬ng ph¸p ®o khÐp kÝn Theo phương pháp này dùng một máy đo từ điểm đầu đến điểm cuối, rồi lại đi từ điểm cuối đến điểm đầu tạo thành một vòng khép kín. Nếu 2 điểm cách xa nhau thì có thể chia làm 2 vòng để đo. - Ưu điểm : + Độ chính xác cao ( vì mức chênh cao giữa điểm đầu và điểm cuối khi đo 1 vòng bằng 0) - Nhược điểm : + Thời gian đo lâu bởi vì kết thúc một vòng đo mới kiểm tra được. c. Kiểm tra điều chỉnh kết quả đo cao tổng quát  Trường hợp dùng 2 máy đo song song - Mức chênh cao giữa 2 mốc do máy 1 đo là : h 1  ai1 bi1 - Mức chênh cao giữa 2 mốc do máy 2 đo là : h 2  ai 2 bi 2 - Sai số do 2 máy đo : h = h1 – h2. - Sai số cho phép :  h 30 Lkm (mm) với L : chiều dài giữa 2 mốc (Km). So sánh : + Nếu h  h kết luận đo đảm bảo yêu cầu. Mức chênh cao giữa 2 mốc : h h h 1 2 2 + Nếu biết cao độ của M1, xác định được cao độ mốc M2 : HM2 = HM1 + h. Trường hợp dùng một máy đo đi đo về - Mức chênh cao giữa 2 mốc do đo đi : hd  aidi bidi - Mức chênh cao giữa 2 mốc đo về : h v  aivi  bivi - Sai số do đo đi và đo về : h hd hv - Sai số cho phép : + Địa hình đồng bằng :  h 30 Lkm (mm) + Địa hình đồi núi :  h 40 Lkm (mm) - So sánh : h  h kết luận đo đảm bảo yêu cầu. h h - Mức chênh cao giữa 2 mốc : h d v 2 - Nếu biết cao độ của M1, xác định được cao độ mốc M2 : HM2 = HM1 + h. d. Ví dụ tính toán Kiểm tra điều chỉnh kết quả đo cao tổng quát và tính cao độ mốc M 2 với sơ đồ đo ở ngoài thực địa như sau : ( khoảng cách giữa M1 và M2 là 500m) 52
Chương IV : Đo cao hình học §o ®i m¸y I 1034 0300 1960 1171 M2 1532 0450 2 M1 10.00 m 1 MÆt thuû chuÈn §o ®i m¸y II 1052 0832 2140 2030 M2 1430 0540 2 M1 10.00 m 1 MÆt thuû chuÈn §o ®i m¸y I §o ®i m¸y II Tªn TrÞ sè ®äc trªn mia Tªn TrÞ sè ®äc trªn mia cäc cäc sau Tr-íc Sau Tr-íc M1 1171 M1 2030 1532 1960 1430 2140 1034 0450 1052 0504 M2 0300 M2 0832  ai 3737  bi 2710  ai 4512  bi 3476 - Mức chênh cao hai mốc do máy I đo : h1  ai1 bi1 = 3737 - 2710 = 1027 (mm) - Mức chênh cao hai mốc do máy II đo : h2  ai 2  bi 2 = 4512 - 3476 = 1036 (mm) - Sai số do hai máy đo : h = h 1 - h2 = 1027 - 1036 = -9 (mm ) - Sai số cho phép :  h 30 L 30 0.5 21 (mm) - So sánh : h =9 mm <  h = 21 mm đo đúng. 1027 1036 - Mức chênh cao giữa 2 mốc : h 1031.5(mm) 2 - Cao độ mốc M2 : HM2 = HM1 + h = 10.00 + 1.0315 = 11.0315 (m). 53
Chương IV : Đo cao hình học 3.2.2 Đo cao chi tiết a. Khái niệm Công tác đo cao chi tiết nhằm mục đích xác định cao độ các điểm chi tiết đã cắm trên tuyến khi ở đầu tuyến và cuối tuyến đã có sẵn các mốc cao độ. §3 TC3 T§3 §1 3 4 TC 1 T§1 PG1 H2 2 TC 2 B T§2 PG 1 2 MC§3 (65.00m) §2 A MC§ (50.00m) 1 MC§2 (54.30m) Đo cao chi tiết được tiến hành đo một lần và kết quả được khớp vào đo cao tổng quát. b. Kiểm tra điều chỉnh kết quả đo cao chi tiết Gọi : Hđ là cao độ mốc đầu đoạn đo. Hc là cao độ mốc cuối đoạn đo. - Mức chênh cao giữa 2 mốc khi đo cao tổng quát được : htq = Hc - Hđ - Mức chênh cao 2 mốc khi đo cao chi tiết : h ct =  ai  bi - Sai số do đo cao chi tiết : h = hct – htq. - Sai số cho phép :  h 50 L ( mm). - So sánh : Nếu h  h kết luận đo đúng. - Tiến hành điều chỉnh theo nguyên tắc : chia điều sai số cho các trạm đo rồi cộng vào trị số đọc sau. h - Trị số điều chỉnh : Vi n Trong đó : h - Sai số do đo cao chi tiết n - số trạm máy c.Ví dụ tính toán : Kiểm tra kết quả đo cao chi tiết với sơ đồ đo ở ngoài thực địa như sau : (Khoảng cách giữa hai mốc là 500 m). 2500 1800 1300 1500 1500 1200 2400 1400 1200 1000 6 5 Tr¹m 3 M2 1 4 Tr¹m 1 3 Tr¹m 2 6.29 m M1 5.00 m 2 MÆt thuû chuÈn 54
Chương IV : Đo cao hình học - Mức chênh cao 2 mốc khi đo cao tổng quát : h tq = HM2 - HM1 = 6290 - 5000 = 1290 (mm). - Mức chênh cao 2 mốc khi đo cao chi tiết : h ct =  ai bi = 5200-3900 = 1300 (mm) - Sai số do đo cao chi tiết : h = hct - htq = 1300 - 1290 = 10 (mm). - Sai số cho phép :  h 50 L 50 0.5 35 (mm). - So sánh : h 10mm  h 35mm đo đảm bảo yêu cầu. - Tiến hành điều chỉnh kết quả đo theo nguyên tắc : chia điều sai số cho các trạm máy, sau đó cộng vào trị số đọc sau. 10 - Trị số điều chỉnh : V 3mm ( dư -1 mm) i 3 - Điều chỉnh : + Hai trạm máy :- 3 mm + Một trạm máy : - 4 mm - Tính sổ cao đạc : Cao độ đường ngắm tại trạm I : HiI = 5000+1497 = 6497 Cao độ tại cọc 3 : H3 = 6497 - 1400 = 5097 Cao độ đường ngắm tại trạm II : HiII = 5097 + 1197 = 6294 Cao độ tại cọc 4 : H4 = 6924 - 1000 = 5294. Cao độ đường ngắm tại trạm 3 : HiIII = 5294 + 2496 = 7790 Cao độ tại mốc 2 : HM2 = 7790 - 1500 = 6290 Tªn TrÞ sè ®äc trªn mia Cao ®é Cao ®é Cao ®é Ghi cäc ®-êng ng¾m ®iÓm ®o ®iÒu chØnh chó Sau Tr-íc Chi tiÕt -3 6497 M1 1500 5000 1 1200 5297 2 2400 4097 3 1200-3 1400 6294 5097 4 2500-4 1000 7790 5294 5 1800 5990 6 1300 6490 M2 1500 6290  ai 5200  bi 3900 55
Chương IV : Đo cao hình học 3.3 Những sai số ảnh hưởng đất kết quả đo 3.3.1 Sai số do ảnh hưởng của độ cong quả đất và khúc xạ ánh sáng H M k r N b i B A - Giả sử có hai điểm A,B ngoài mặt đất, xác định mức chênh cao hAB giữa A và B. - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác, chiều cao máy là i. - Dựng mia ở B, quay máy ngắm mia ở B. Do tia ngắm đi thẳng do đó cắt mia tại M và tạo ra sự sai lệch do ảnh hưởng độ cong quả đất là K. - Mặt khác mật độ không khí khác nhau nên đường ngắm của máy đi theo đường cong HN. Do ảnh hưởng của triết quang ánh sáng nên trị số đọc trên mia thay đổi một đoạn r. Do đó trị số đọc thực tế trên mia là b. - Mức chênh cao giữa AB : hAB = i + k – r –b hAB = i - b + k – r Đặt k – r = f hAB= i – b + f f : Số hiệu chỉnh do ảnh hưởng độ cong quả đất và triết quang được tính bằng công d 2 thức gần đúng : f = k-r = 0.43 . R d : Khoảng cách từ máy đến mia. R : Bán kính quả đất. - Khi áp dụng phương pháp đo cao từ giữa, 2 trị số đọc trên mia là a,b sẽ tăng lên một lượng f1 và f2 : h = ( a + f1) – ( b + f2). - Nếu máy đặt ở giữa 2 điểm đo thì f1 = f2 h = a-b. Nhận xét : Phương pháp đo cao từ giữa ưu việt hơn phương pháp đo cao từ trước,nó có khả năng triệt tiêu được do ảnh hưởng độ cong của quả đất và ảnh hưởng triết quang của không khí quả đất. 3.3.2 Sai số do đường ngắm không song song với trục ống thuỷ dài Giả sử đường ngắm không song song với đường chuẩn của ống thuỷ hợp với phương nằm ngang một góc . Nếu máy đúng h =a1 –b1. Do máy sai nên ta có : h = a-b =(a + x ) 1 1 x x – ( b1+x2) 1   2 a b Nếu đặt máy ở giữa 2 điểm đo thì x 1 = x2 a 1 b1 h = a1 – b1. Nhận xét : Nếu đặt máy ở giữa thì khắc A B phục được sai số do đường chuẩn của ống thuỷ không song song với đường ngắm. D/2 D/2 56
Chương IV : Đo cao hình học 4. Đo cao lượng giác – đo cao kỹ thuật Đo cao lượng giác có sử dụng vạch ngắm xa và mia đứng được áp dụng khi đo cao với độ chính xác thấp m= 4 cm/100m và phải đo nhiều và nhanh. Đó là khi đo vẽ chi tiết bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. 4.1 Trường hợp trục ngắm nằm ngang Tia ng¾m m i B H A Giả sử cần đo mức chênh cao giữa A và B. Trình tự đo như sau : - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác. - Đặt mia thẳng đứng tại B. - Điều chỉnh ống kính về vị trí nằm ngang ,ngắm mia dựng tại B đọc trị số dây giữa m. - Đo chiều cao máy i (khoảng cách từ điểm đo tới đường ngắm hay trục nằm ngang ống kính). - Kết quả : H = i - m. 4.2 Trường hợp trục ngắm nằm nghiêng h t V m d i B H A D Giả sử cần đo mức chênh cao giữa A và B. Trình tự thưc hiện như sau : - Đặt máy tại A, dọi điểm cân máy chính xác. - Đặt mia thẳng đứng tại B. - Đo chiều cao máy i (khoảng cách từ điểm đo tới đường ngắm hay trục nằm ngang ống kính). - Quay máy ngắm mia ở B. Đọc các trị số : + Dây trên : t + Dây giữa : m + Dây dưới : d + Đọc trị số trêm bàn độ đứng TR ( bàn độ đứng bên trái ống kính ). 57
Chương IV : Đo cao hình học - Theo hình vẽ ta có : H + m = h + i H =h + i – m 1 - Mà : h = D.tgV = K.l.cos2V.tgV = .K.l. sin 2V 2 1 - Cuối cùng ta có : H = .K.l.sin 2V + i – m 2 Trong đó : K – hằng số dây đo ( K=100) l – khoảng cách trên mia chắn giữa 2 vạch đọ xa : l = t- d V – Góc đứng i – chiều cao máy m – số đọc theo chỉ giữa trên mia . 58
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình CHƯƠNG V : ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1. Khái niệm lưới khống chế trắc địa 1.1 Lưới khống chế mặt bằng 1.1.1 Khái niệm Lưới khống chế mặt bằng là tập hợp các điểm đã xác định nhờ các phép đo ( đo góc và đo dài) được tiến hành trên mặt đất rồi tính toán toạ độ X,Y trong một thể thống nhất. 1.1.2 Phân cấp Trong trắc địa, việc đo vẽ bản đồ hay bình đồ được tiến hành theo nguyên tắc “ từ toàn bộ đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Trên cơ sở xây dựng cấp lưới và cuối cùng phải đủ độ chính xác để đo vẽ chi tiết địa hình”. Do đó việc xây dựng lưới khống chế mặt bằng cũng tiến hành theo nguyên tắc đó. Về tổng thể, lưới khống chế mặt bằng chia làm 3 cấp chính : - Lưới khống chế tam giác nhà nước. - Lưới khống chế trắc địa khu vực. - Lưới khống chế đo mặt bằng đo vẽ. a. Lưới khống chế tam giác nhà nước Lưới khống chế tam giác nhà nước có 3 hạng : I , II ,III ,IV. b. Lưới khống chế trắc địa khu vực Lưới khống chế trắc địa khu vực có thể xây dựng theo lưới giải tích cấp I, lưới giải tích cấp II hoặc đường chuyền đa giác cấp I,II. c. Lưới khống chế mặt bằng đo vẽ  Lưới tam giác nhỏ Các dạng lưới tam giác nhỏ : Lưới tam giác nhỏ có thể có các dạng như hình vẽ dưới đây : a) tam giác trắc địa ; b) tứ giác trắc địa ; c) tam giác trung tâm ; d) dãy tam giác trắc địa ; e) giao hội thuận ; f) giao hội nghịch ; g) giao hội tổng hợp. 59
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình Khi làm cơ sở cho việc đo vẽ bản độ tỷ lệ lớn. Lưới tam giác nhỏ có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau : Tû lÖ ®o vÏ 1: M C¸c chØ tiªu kÜ thuËt 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1. §é chÝnh x¸c c¹nh më ®Çu 1:5000 1:5000 1:5000 1:5000 2. Sè tam gi¸c cho phÐp gi÷a c¸c 10 15 17 20 c¹nh gèc 3. Gãc trong tam gi¸c kh«ng ®-îc 20 20 20 20 nhá h¬n ( ®é ) 4. C¹nh tam gi¸c kh«ng ®-îc ng¾n 150 150 150 150 h¬n (m) 5. §o gãc theo ph-¬ng ph¸p toµn vßng. §é sai lÖch cña mçi h-íng quy 45’’ 45’’ 45’’ 45’’ vÒ “kh«ng” hoÆc gi÷a c¸c lÇn kh«ng ®-îc qu¸ ( gi©y) 6. Sai sè khÐp trong tam gi¸c ( phót) 1.5’ 1.5’ 1.5’ 1.5’ 60
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình  L-íi ®-êng chuyÒn Chọn một số điểm phân bố đều trên khu vực đo. Nối các điểm đó lại bằng đường gẫy khúc tạo thành đa giác kín hay hở nhưng ở hai đầu là điểm của cạnh lưới cấp cao. Đo tất cả các góc ở đỉnh và các cạnh của đa giác. Nhờ bài toán thuận trong trắc địa sẽ tính được toạ độ tất cả các điểm của đa giác. Nhờ nguyên lý này ta dễ dàng lập lưới khống chế mặt bằng ở vùng có địa hình che khuất nhiều không thuận tiện cho việc bố trí lưới tam giác. Lưới đường chuyền được áp dụng phổ biến trong ngành giao thông. 1.2 Lưới khống chế cao độ Như ta đã nghiên cứu ở phần trước thì bề mặt của trái đất rất phức tạp, có chỗ là đỉnh núi, có chỗ là biển, sông ngòi, ao hồ Để biểu diễn bề mặt của quả đất thì người ta phải đo đạc để xác định hiệu độ cao giữa các điểm, từ đó tính ra cao độ của các điểm trên mặt đất. Phương pháp đo đạc để xác định hiệu độ cao hay cao độ của các điểm gọi là cao đạc. Để lập bản đồ hay bình đồ 1 khu vực thì người ta phải lập các mốc cơ sở, các mốc này phải được đo đạc chính xác để làm cơ sở đo đạc các điểm chi tiết. Các mốc này liên kết với nhau tạo thành 1 lưới khống chế độ cao cho toàn bộ 1 khu vực cần đo. Tuỳ theo chiều dài của các cạnh giữa các mốc, phương pháp đo và mức độ chính xác mà người ta phân ra thành các lưới khống chế độ cao cấp I, II, III, IV. Trong ngành giao thông vận tải, lưới khống chế độ cao là mạng lưới các mốc cao độ làm cơ sở để đo đạc các điểm chi tiết, phục vụ cho việc thiết kế công trình, thiết kế tuyến đường. 2. Đường chuyền kinh vĩ 2.1 Khái niệm Đường chuyền ( đường sườn ) kinh vĩ thuộc lưới khống chế đo vẽ là một đường nối các điểm đo, được đánh dấu bằng cọc mốc ở mặt đất thành đường gãy khúc liên tục. - Ưu điểm : Các điểm bố trí linh hoạt, chỉ cần thông hai hướng. Có thể bố trí nhiều dạng đồ hình. - Nhược điểm : Diện tích khống chế tương đối hẹp. Khối lượng đo đạc khá lớn 2.2 Phân loại 2.2.1 Đường chuyền khép kín Đường chuyền này được xây dựng xuất phát từ một điểm và khép về điểm đó. Đây là một dạng đường chuyền hay được sử dụng, nhất là trong xây dựng khi khu vực đo vẽ không có nhiều điểm khống chế đã biết toạ độ. Tuy nhiên dạng đường chuyền này có nhiều điểm yếu và do vậy ta nên lưu ý chỉ sử dụng khi khu vực đo vẽ không lớn lắm. 2.2.2 Đường chuyền hở Đây là một đường chuyền nối giữa hai điểm đã biết toạ độ. Dạng này là dạng tốt nhất của lưới đường chuyền. 61
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình a) Đường chuyền kín b) Đường chuyền hở 2.3 Công tác ngoại nghiệp 2.3.1 Khảo sát chọn điểm đường chuyền và chôn mốc Khi khảo sát cần chú ý các nguyên tắc sau: - Đường chuyền đặt ở nơi bằng phẳng đất cứng thuận tiện cho công tác đo đạc sau này . Ví dụ : đặt theo đường xe lửa, đường ôtô, đường mòn, dọc hai bờ sông - Điểm đường chuyền đặt ở nơi có tầm nhìn bao quát đo được nhiều điểm chi tiết. Tại mỗi điểm của đường chuyền nhìn thấy điểm trước và điểm sau. - Chọn điểm đường chuyền sao cho cạnh của nó tương đối bằng nhau có độ dài không lớn hơn 350 m, không nhỏ hơn 20 m, trung bình 250m là tốt nhất. Đường chuyền càng duỗi thẳng càng tốt. - Sau khi khảo sát các điểm đường chuyền tiến hành chôn mốc đánh dấu điểm đường chuyền. 2.3.2 Đo đạc đường chuyền a. Đo góc Sau khi thành lập đường sườn, nội dung đo đạc cần phải đo là đo góc kẹp, đo chiều dài các cạnh đường sườn, cao độ đỉnh, góc định hướng (góc phương vị). Khi đo góc ta thường đo góc kẹp phải theo hướng tiến và tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác mà chọn loại máy và phương pháp đo cho phù hợp. Thông thường ta dùng máy có độ chính xác trung bình và phương pháp đo đơn giản để đo đối với công trình giao thông (phương pháp đo đã học). Trong trường hợp đường sườn nối với mốc quốc gia thì đo thêm góc nối. b. Đo chiều dài canh đường chuyền Sử dụng thước thép hoặc thước vải hoặc dùng máy kinh vĩ. Nếu đo bằng thước thì mỗi cạnh đo ít nhất 2 lần (đo đi và đo về) sai số phải nằm trong phạm vi cho phép. Trong trường hợp cạnh của đường sườn đi qua sông hồ, nhà cửa mà không dùng phương pháp đo trực tiếp bằng thước được thì ta dùng phương pháp đo gián tiếp và sử dụng công thức lượng giác để tính ra chiều dài của cạnh đường sườn. c. Đo góc phương vị cạnh đường chuyền Ta sử dụng địa bàn để đo góc phương vị của một cạnh bất kỳ, những cạnh khác thì tính toán (thông thường thì góc phương vị được đo tại cạnh có đỉnh đặt máy). d. Đo cao các đỉnh đường chuyền Sử dụng các phương pháp đo cao để xác định cao độ của các đỉnh đường sườn (tuỳ theo yêu cầu mà có thể dùng phương pháp đo cao tổng quát hoặc đo cao một lần khép mốc). 62
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình 2.4 Công tác nội nghiệp 2.4.1 Tính toán bình sai đường chuyền kín Mục đích của việc tính toán bình sai đường sườn là tìm ra vị trí chính xác của các đỉnh đường sườn trong mạng lưới đường sườn ngoài thực địa. Hay nói cách khác là ta đi xác định toạ độ của các đỉnh đường sườn. Trình tự các bước bình sai như sau: a. Kiểm tra điều chỉnh sai số khép góc Gọi  đo là tổng các góc kẹp phải đo được ở ngoài thực địa. Gọi  LT là tổng các góc kẹp phải theo tính toán. n H-íng b¾c -   do =   i i 1 §1 o A A -   Lt = (n 2).180 (n: là số đỉnh) 2 - Mà theo phương trình điều kiện ta có: B 1 3 §   do -   Lt = 0 (1) 5 4 - Ta gọi f  là sai số khép kín góc (do đo góc có § 4 §3 sai số) nên: f  =   do -   Lt (2) - Tính sai số cho phép: f   1,5t. n (n: Là số đỉnh của đường sườn, t: Độ chính xác của du xích (đối với máy của trường thì t = 1’ hoặc 5’). - Nếu f  1,5t. n thì kiểm tra lại sổ sách, nếu sổ tính đúng thì là đo sai và phải đo lại. -Nếu f  1,5t. n thì kết quả đo là đảm bảo và ta tiến hành điều chỉnh (bình sai) như sau: f  + Đặt Vβi là số hiệu chỉnh góc, đổi dấu f rồi chia đều cho các góc :Vβi =  n ' + Tính góc sau khi đã điều chỉnh:  i  i + Vβi ' + Kiểm tra lại theo công thức:   -   Lt = 0 b. Tính góc phương vị Thông thường góc phương vị của cạnh đầu tiên ta đo ở ngoài thực địa và tính ra góc phương vị của các cạnh còn lại. Để tính góc 2 phương thì ta dùng mối quan hệ giữa góc phương vị và góc 2 phương. c. Tính số gia toạ độ Khi biết toạ độ của một đỉnh, góc phương vị và góc 2 phương của cạnh đường sườn, chiều dài của cạnh đường sườn thì ta dựa vào bài toán trắc địa thuận sẽ tính được số gia toạ độ theo công thức sau: 63
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình xi d i .cos i yi d i .sin i di là chiều dài cạnh thứ i, dấu của Δx i và Δyi có thể âm (-) hoặc dương (+)phụ thuộc vào góc 2 phương của đoạn thứ i. 0 ≤ α ≤ 90o => Δx > 0 ; Δy > 0 90o Δx 0 180o Δx Δx > 0 ; Δy với vùng quang đãng 2000 64
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình 1 K > với vùng đồi núi 1000 Phải tính lại số, nếu sổ tính đúng thì kiểm tra lại các cạnh đường sườn, nếu đúng thì phải đo lại chiều dài. e. Tính toạ độ đỉnh đường sườn Sau khi bình sai xong số gia toạ độ thì ta tiến hành tính toạ độ các đỉnh đường sườn theo công thức: xn = xn-1 + Δxn’ ; yn = yn-1 + Δyn’ 2.4.2 Tính toán bình sai đường sườn hở a. Kiểm tra điều chỉnh sai số khép góc H-íng b¾c H-íng b¾c D A®Çu § Acuèi 1 §3 A 1 B 3 C §2 2 - Tổng các góc kẹp phải đo đạc ngoài thực tế là: Σβđ = Σβi . - Tổng các góc kẹp phải về mặt lý thuyết được xác định theo công thức sau: o ΣβLt = Ađ - Ac + n.180 Trong đó : n là số góc kẹp kể cả góc kẹp nối với mốc cao hơn. Ađ và Ac là góc phương vị của cạnh đầu và cạnh cuối . (nếu có các cạnh lưới cấp cao hơn thì chính là góc phương vị của cạnh đó). - Ta gọi f  là sai số khép kín góc (do đo góc có sai số) nên: f  =   do -   Lt - Tính sai số cho phép: f   1,5t. n (n: Là số đỉnh của đường sườn, t: Độ chính xác của du xích (đối với máy của trường thì t = 1’ hoặc 5’). - Nếu f  1,5t. n thì kiểm tra lại sổ sách, nếu sổ tính đúng thì là đo sai và phải đo lại. - Nếu f  1,5t. n thì kết quả đo là đảm bảo và ta tiến hành điều chỉnh (bình sai) như sau: f  + Đặt Vβi là số hiệu chỉnh góc, đổi dấu f rồi chia đều cho các góc :Vβi =  n ' + Tính góc sau khi đã điều chỉnh:  i  i + Vβi ' + Kiểm tra lại theo công thức:   -   Lt = 0 65
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình b. Tính góc phương vị (Tính tương tự như đường sườn kín). c. Tính toán bình sai số gia toạ độ. Cũng bao gồm các bước như đối với đường sườn kín, chỉ khác là fx và fy sử dụng công thức sau: fx = ΣΔxi - ( xc – xđ ) fy = ΣΔyi - ( yc – yđ ) ΣΔxi, ΣΔyi là chỉ tính cho các cạnh đường sườn chứ không tính cho các cạnh lưới cao hơn. d. Tính toán toạ độ các đỉnh đường sườn (Tính tương tự như đường sườn kín). * Chú ý : Chỉ bình sai đường sườn hở khi ta biết được chính xác góc phương vị cạnh đầu và góc phương vị cạnh cuối và biết chính xác toạ độ điểm đầu, điểm cuối. Tổng chiều dài các cạnh đường sườn không tính hai cạnh nối đầu và nối cuối. Tổng các góc kẹp phải đo cả hai góc đối với cạnh đầu và cạnh cuối ( B , C). e )Ví dụ : Tính và bình sai đường sườn hở như hình vẽ dưới đây: Số liệu gốc cho trước : Toạ độ : Điểm A : xA = 4180,09 m ; yA = 764,75 m ; Điểm C : xA = 4009,34 m ; yA = 686,86 m ; 0 0 Góc phương vị : AB = 175 27,1’ ; DC = 67 28,9’; Trình tự tính toán như sau: 1.Tính sai số khép góc Theo đường chuyền từ C đến A. Các góc đo là góc ngoặt phải nên : = 268 0 01’ + 177 0 02.5’ + 92 046.4’+74 0 10.4’ = 612 00,3’   do B o 0 0 0 ΣβLt = DC – AB + n.180 = 67 28.9’- 175 27,1’+4.180 175°27,1' =61201,8’ A 74°10.4' f =  -  = 612 0 0,3’ - 612 0 1,8’ = -1.5’   do  Lt B 2 92°46.4' f   1,5t. n 1,5.1'. 4 3,0' Ta có : f  f cp 177°02.5' 1 1.5' B Tính số hiệu chỉnh góc: Vβi = 4 67°28,9' 268°01' 2. Tính góc phương vị của các cạnh đường sườn C Từ góc phương vị cạnh đầu DC thông qua các góc đo đã bình D sai ta tính được góc phương vị của tất cả các cạnh. o 0 0 0 0 AC – 1 = AD – C – βC + 180 = 67 28,9’ + 180 –268 01’ (+ 0.3’ ) = -21 12.4’ 0 0 0 AC – 1 = 360 - 21 12.4’ = 339 27.6’ o 0 0 0 0 A1 – 2 = AC – 1 – β1 + 180 = 339 27.6’ + 180 –177 02.5’ (+ 0.4’ ) = 342 24.7’ o 0 0 0 0 A2 – A = A1 – 2 – β2 + 180 = 342 24.7’ + 180 –92 46.4’ (+ 0.4’ ) = 429 37.9’ 0 0 0 A2 – A =429 37.9’ - 360 = 69 37.9’ 66
Chương V : Đo vẽ bản đồ địa hình o 0 0 0 0 AA – B = A2 – A – βA + 180 = 69 37.9’ + 180 –74 10.4’ (+ 0.4’ ) = 175 27.1’ 3. Tính số gia toạ độ các cạnh và bình sai gia số toạ độ Dựa vào chiều dài và góc phương vị các cạnh, tính số gia toạ độ theo công thức : xi d i . cos i ; y i d i .sin i .kết quả ghi ở bảng dưới. Để bình sai số gia toạ độ, ta tính sai số khép toạ độ fx và fy : fx = ΣΔxi - ( xA - xC ) fy = ΣΔyi - ( yA - yC ) Theo kết quả tính được trong bảng ta có : Δxi = + 170,81m ; (xA – xC) = + 170,75m Δyi = + 77,79m ; (yA – yC) = + 77,92m fx = +0,06 m ; fy = -0,10 m 2 2 2 2 Tính sai số khép tương đối : f = f x f y 0,06 0,10 0,12m f 0,12 1 1 K =  di 263,08 2255 2000 Điều kiện sai số khép tương đối thoả mãn yêu cầu ta tính được số hiệu chỉnh số gia toạ 0,06 0,10 độ theo công thức : Vxi = d ; Vyi = d . 263,08 i 263,08 i Kết quả tính được ghi trong bảng. 4. Tính toạ độ các điểm trong đường sườn. xn = xn-1 + Δxn’; yn = yn-1 + Δyn’ Sè TT Gãc ®o vµ sè Gãc ChiÒu dµi Sè gia to¹ ®é To¹ ®é ®iÓm hiÖu chØnh ph-¬ng c¹nh di V vÞ (A) (m) x(m) y(m) x(m) y(m) D 67028.9’ V + 0.3’ C 268001’ 339027.6’ -0.02 +0.03 4009.34 686.86 V + 0.4’ 78.54 +73.55 -27.56 1 177002.5’ 342024.7’ -0.02 +0.02 4082.87 659.33 V + 0.4’ 54.57 +52.02 -16.49 2 92046.4’ 69037.9’ -0.02 +0.05 4134.87 642.86 V + 0.4’ 129.97 +45.24 +121.84 A 74010.4’ 175027.1’ 4180.09 764.75 B 67