chương 1, 2. GV Nguyên Cảnh Anh Trí biên soạn cóc chương 3, 5, 6. GV Đào Ngọc Hông Vân biên soạn các chương 4, 7. Gido trinh duoc bién soan vdi hy vong la tai liệu học tập cho học sinh, sinh vién khéi kỳ thuật cũng như lò tài liệu tham bhủúo cho cán bộ, giáo uiên trong qua trình nghiên cứu Uà giang day.
Rất mong nhận được sự ủng hộ uà đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình ngày càng được hoàn thiện hơn. Mọi ý biến đóng góp xin gửi vé: Bộ môn Trắc địa - Khoa Kỹ thuật Đô thị - Trường cao đẳng Xây dựng Công trình Đô thị - Gía Lâm - Hà Nội. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm: 2010 Nhóm tác giả Trần Thị Sinh Nguyên Cảnh Anh Trí Dao Ngọc Hồng Van BAI MO DAU 1. LICH SU PHAT TRIEN CUA MON HOC Trac địa là ngành khoa học nghiên cứu về hình dạng, kích thước trái đât, về phương pháp đo đạc và hiểu diễn bề mát trái đất đưới dạng bản đồ và số liệu.
Trắc địa là ngành khoa học phát sinh do nhu cầu của đời sống xã hội con người, nó có vai trò quan trọng trong các ngành nông - lâm nghiệp, xây dựng các công trình, trong nên kinh tế quốc dân và quốc phòng. Thuật ngữ “Trác địa” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp cô có nghĩa là "phân chia dat đai". Lịch sử khoa học trắc địa đã có từ lâu đời, từ ba nghìn năm trước công nguyén, việc phan chia va chiếm hữu đát đai đã hình thành ở Ai Cập. Hàng năm sau các đợt lũ lụt, người ta phải xác định lại ranh giới chiếm hữu đất, điều đó đã thúc đây con người sáng tạo ra các dụng cụ và phương pháp thích hợp để đo đạc.
Có thể nói đó chính là điểm khởi đầu của khái niệm do đất và là nền tảng của công tác đo đạc địa chính sau này. Đên thế ky thứ VI — trước công nguyên, người Hy Lạp đã đề ra thuyết trái đất là một khối cầu. Sau khi nhà bác học Galilê phát mình ra ống kính thiên văn, từ đó bát đầu một ký nguyên mới về dụng cụ đo đạc trắc địa. Trong quá trình phát triển ngành khoa học trắc địa đã được phân ra nhiều chuyên môn hẹp hơn như: trắc địa cao cấp.
trắc địa phố thông, trắc địa công trình, trắc địa ảnh. trắc địa bản đồ, địa chính trác địa cao cấp v. Trắc địa là ngành điều tra cơ bản, cung cấp tài liệu cho hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và quốc phòng. Các số liệu trắc địa đóng vai trò rat quan trong trong cong tac nghiên cứu cúa các ngành khoa học về trái đất.
Bản đồ địa hình, bản đồ địa chính và các loại bản đồ chuyên đẻ là tài liệu không thể thiếu trong các ngành kính tế, kỹ thuật và quản lý nhà nước. Đối với lĩnh vực an ninh, quốc phòng, bản đồ là tài liệu cực kỳ quan trọng trong việc lập kế hoạch và chị huy tác chiến: "Bản đỏ là con mắt của quản đội”. VAI TRÒ CỦA TRÁC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG Trong quá trình xây dựng các công trình, trác địa cần thiết trong tât cả các giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình. Ở giải đoạn khảo sát phục vụ thiết kế công trình, công tác trác địa đảm bảo cung cấp bản đồ và những số liệu cần thiết cho kỹ sư thiết kế.
Ở giai đoạn thi công công trình, công tác trắc địa đảm bảo cho việc bố trí các công trình ở ngoài hiện trường được chính xác, đúng như trong bản thiết kế. Khi xây dựng 5 xong từng phản hay toàn bộ công trình phải tiến hành do vẽ hoàn công để xác định vị trí thực của công trình, đánh giá chất hượng thi công, làm tài liệu lưu trữ. Ở giai đoạn sử dụng công trình, công tác trấc địa tiến hành theo đôi sự biến dạng của công trình (lún, nghiếng, dịch chuyển.) để đánh giá chất lượng thi công, kiểm nghiệm số liệu, đánh giá hiệu quả các giải pháp xây dựng, đự báo những diễn biến xấu có thể xảy ra để có biện pháp xử lý thích hợp. NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Hiện nay.
ngành khoa học trắc địa đã phát triển rất nhanh, hiện đại, nó đã được cơ giới hóa và tự động hóa từ công tác đo đạc ngoại nghiệp cho đến xử lý số liệu nội nghiệp. Như đã giớt thiệu ở trẻn, trắc địa là ngành khoa học nghiên cứu phương pháp đo đạc và biểu diễn bề mặt trái đất đưới dạng bản đỏ và số liệu. Có nghĩa là chuyển dữ liệu từ mặt cong của bề mặt trai dat lên mặt phẳng nằm ngang. Vì vậy, việc lựa chọn hệ quy chiếu và xây dựng lưới khống chế trắc địa là nhiệm vụ cơ bản của các nhà khoa học trắc địa.
Trong phạm vì của giáo trình, là ngành học cơ sở ngành phục vụ cho công tác xày dựng, nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu chủ yếu là: - Định vị điểm trên bề mặt trái đất thông qua các hệ tọa độ thường dùng trong trắc dia - Hệ quy chiếu, các phép chiếu. Khái niệm chung về bản đồ, bình đô và phương pháp thể hiện đốt tượng trên mat dat lén ban dé. - Các khái niệm về trị đo và sai số đo. Các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác dãy trị đo.
- Các khái niệm và các nguyên lý đo cơ ban: đo góc, đo đài và đo cao. Giới thiệu các máy móc, dụng cụ, phương pháp đo ngắm và xử lý kết quả đo. - Lưới khống chế mặt bằng và độ cao. - Nghiên cứu về công tác trắc địa trong xây dựng các công trình.
CÁC ĐƠN VỊ THƯỜNG DÙNG TRONG TRẮC ĐỊA 4. Đơn vị đo góc Trong trắc địa sử dụng các hệ đơn vị đo góc: Radian, Độ và Grad a) Radian: ký hiệu rad, là góc có đính trùng với tâm cung tròn chắn một cung có chiêu dài bằng bán kính. Độ lớn của một góc sẽ bằng tỷ số giữa độ dài cung chắn bởi góc và bán kính của đường tròn đó. Ví dụ: Chu vi đường tròn được tính theo công thức: P = 2rR, vậy góc ở tâm (góc P 2mR tròn) chắn chiều dài cung bảng chu vi đường tròn có độ lớn là: RR an”, b) Do: k¥ hiéu (°), l& géc G tam đường tròn chản một cung có chiều dài bảng 1/360 chu vi đường tròn đó.
Một độ chia thành 60 phút (60°), một phút chia thành 6Ô giầy (60”). Như vậy: I”= 60° = 3606”, một góc tròn có độ lớn 360”. e) Graä: ký hiệu là (”), đó là góc ở tâm chắn một cung tròn có độ dài bảng 1/400 chu vi dường tròn. Một grad chia thành 100 phút grad.
một phút grad chia thành 100 giây grad, ky hiểu tương ứng là (ˆ) và Ê`) Một góc tròn có độ lớn 400 = 40 000” = 4 000 000 4. Đơn vị đo dài — đo diên tích Năm 1791 tố chức đo lường quốc tế lấy đơn vị đo chiều dài trong hệ SE là mét với quy định: "sốt mét là chiếu đài tứng với 4.107 chiều dài của kinh tuyển đi qua Pariy” và chế tạo một thước chuẩn có độ dài 1m bằng thép không gi. có độ dãn nở rất nhỏ đặt ở Viện đo lường Paris. Từ sau thể kỷ IXX.
độ chính xác của thước chuẩn đã không còn đáp ứng được yêu cầu đo lường các phần tử võ cùng nhỏ. Vi thé, nam 1960 đã quy định lại đơn vị do dai là: “một mét là chiếu dai bang 1.763,73 chiếu dài bước sóng bức xạ trong chân không của nguyên tứ Kripton — 86, tương đương với quỹ đạo chuyển đời của diện tử giữa hai mức năng lượng 2P,„ và Sđ: `. Các ước số của mét: Im = 10đecimet(dm)= 10°centimet(cem) = 10‘milimet(mm) = 10micromet(um) = 10°nanomet(Nm) Các bội số của mét; Ikilomet(km) = 10m Ihectomet(hm) = I0m Idecamet(dam) = 10m Don vi do dién tich thudng ding 14 mét vuéng (m’), km’, hecta(ha) Ikm” = 10°m? tha = l0m? lAre(a) = l0m? Chương ] NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN §1. HINH DANG KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT, CÁC HỆ QUY CHIẾU TOA ĐỘ VÀ ĐỘ CAO 1.
Bề mặt tự nhiên của trái đất Bẻ mặt tự nhiên của trái đất gô ghẻ phức tạp có diện tích khoảng 510575.10” km”, trong đó đại dương chiếm 71,8% và lục địa chiếm 28. Độ cao trung bình của lục địa so với mực nước biển là +8 75m, độ sâu trung bình của đáy đại dương khoáng -3800m, trong đó điểm cao nhất là đỉnh Chomolungma thuộc dãy Hymalaya cao 8848m. điểm sâu nhất là vũng Mariana thuộc phía Tây Thái Bình Dương có độ sàu khoảng -I 10OÖm. Bán kính trung bình của trái đất là 6371km.
Mạt thuy chuẩn (mặt Geoid) và hệ độ cao Mật thuỷ chuẩn (MTC) là mặt nước biển trung bình yên tĩnh kéo đài xuyên qua các lục địa hải đảo tạo thành một mặt cong khép kín. Pháp tuyến của mặt thuỷ chuẩn tại mỗi điểm bất kỳ luôn trùng với phương của đường dây doi đi qua điểm ấy (hình I. Mỗi quốc gia đều xây dựng cho riêng mình một mật chuẩn độ cao riêng gọi là mặt nước gốc. Ở việt Nam mặt thuỷ chuẩn đi qua điểm gốc tại trạm Hình 1.1 nghiệm triều đảo Hòn Dấu - Dé Son - Hai Phòng.
Mat thuỷ chuẩn được sử dụng để làm cơ sở cho việc xác định độ cao của điểm bât kỳ thuộc bể mặt trái dất tự nhiên. Độ cao của điểm A (H,) bất kỳ trên mặt đất tự nhiên là khoảng cách từ điểm đó đến mặt thuỷ chuẩn theo phương của đường đây dọi. H, còn được gọi là độ cao tuyệt đôi của điểm A. Nếu điểm A năm trên mặt thủy chuẩn thì H,> 0.
Nếu điểm A nàm đưới mặt thủy chuẩn thì H, < 0 Trong trắc địa, mặt Gcoid còn được coi là mặt vật lý, nó được xác định dựa trên cơ sở sự phân bố vật chất trong lớp vỏ trái đất. Do đó, việc xác định mật Geoid là tương đối 8 khó khăn va phức tạp, vì vậy trong thực tế người ta chỉ xác định được mặt Geoid gần đúng gọi là mặt thủy chuẩn quy ước. Mặt thủy chuẩn quy ước là mật được dùng làm cơ sở xác định đệ cao của một điểm, nó thường là một mặt chính tắc nào đó đã được nghiên cứu hoàn thiện trong toán học. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà mặt thủy chuẩn quy ước có thể là mật elipxoid tròn xoay, mặt cầu hay mặt phẳng.
Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, người ta thường chọn mặt thủy chuẩn quy ước là mặt phẳng nền tầng một. Độ cao quy ước (H”,) là khoảng cách từ điểm ấy đến mặt thùy chuẩn quy ước theo phương pháp tuyến kể từ điểm ấy dén mat thay chuẩn quy ước.