Giáo Trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1

Giáo trình trắc địa ngành công nghệ kỹ thuật tài nguyên nước cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn cho sinh viên.

• Tác giả: Ths Nguyễn Thái Thảo Minh
• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 1
• Chuyên ngành: Trắc Địa
• Đề tài: Giáo Trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG
• 1.1. Vai trò của trắc địa trong kiến trúc và xây dựng
• 1.2. Hình dạng, kích thước trái đất
• 1.3. Đá cao điểm trên bề mặt trái đất
• 1.4. Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss
• 1.5. Sai số trong đo đạc

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1

Giáo trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1 là tài liệu quan trọng trong chương trình đào tạo ngành xây dựng. Tài liệu này được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và chuyên sâu về trắc địa, giúp sinh viên nắm vững các phương pháp đo đạc và ứng dụng trong thực tiễn. Nội dung giáo trình bao gồm nhiều chương, từ khái niệm chung đến các kỹ thuật đo đạc cụ thể, phục vụ cho việc xây dựng và quản lý công trình.

1.1. Nội dung chính của giáo trình Trắc Địa

Giáo trình bao gồm 7 chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh khác nhau của trắc địa. Các chương từ đo góc, đo dài, đến đo cao đều được trình bày rõ ràng, giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận và hiểu biết sâu sắc về môn học.

1.2. Mục tiêu đào tạo của giáo trình

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để thực hiện các công việc liên quan đến trắc địa trong ngành xây dựng. Điều này bao gồm việc sử dụng các thiết bị đo đạc hiện đại và áp dụng các phương pháp tính toán chính xác.

II. Thách thức trong việc học Trắc Địa tại Cao Đẳng Xây Dựng

Việc học trắc địa tại Cao Đẳng Xây Dựng không chỉ đơn thuần là tiếp thu lý thuyết mà còn phải đối mặt với nhiều thách thức thực tiễn. Sinh viên cần phải làm quen với các thiết bị đo đạc phức tạp và các phương pháp tính toán chính xác. Điều này đòi hỏi sự kiên nhẫn và nỗ lực không ngừng để có thể thành công trong lĩnh vực này.

2.1. Khó khăn trong việc sử dụng thiết bị đo đạc

Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc làm quen với các thiết bị đo đạc như máy toàn đạc, máy GPS. Việc hiểu rõ cách sử dụng và bảo trì thiết bị là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong công việc.

2.2. Thách thức trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc áp dụng các kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Việc thực hành trên các công trình thực tế giúp sinh viên củng cố kiến thức và phát triển kỹ năng cần thiết.

III. Phương pháp học hiệu quả trong Trắc Địa

Để học tốt môn trắc địa, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành là rất quan trọng. Các phương pháp học tập như học nhóm, thực hành trên thực địa và tham gia các khóa học bổ sung sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức hơn.

3.1. Học nhóm và trao đổi kiến thức

Học nhóm giúp sinh viên trao đổi kiến thức và kinh nghiệm, từ đó nâng cao khả năng hiểu bài. Việc thảo luận về các vấn đề trong trắc địa cũng giúp củng cố kiến thức.

3.2. Thực hành trên thực địa

Thực hành trên thực địa là một phần không thể thiếu trong quá trình học. Sinh viên cần tham gia các buổi thực hành để áp dụng lý thuyết vào thực tế, từ đó nâng cao kỹ năng và sự tự tin.

IV. Ứng dụng của Trắc Địa trong xây dựng

Môn học trắc địa có nhiều ứng dụng trong ngành xây dựng, từ việc khảo sát địa hình đến việc giám sát thi công công trình. Các kỹ thuật đo đạc chính xác giúp đảm bảo chất lượng và an toàn cho các công trình xây dựng.

4.1. Khảo sát địa hình và lập bản đồ

Khảo sát địa hình là bước đầu tiên trong quá trình xây dựng. Việc sử dụng các thiết bị đo đạc hiện đại giúp tạo ra các bản đồ chính xác, phục vụ cho việc quy hoạch và thiết kế công trình.

4.2. Giám sát thi công công trình

Trong quá trình thi công, việc giám sát các thông số kỹ thuật là rất quan trọng. Trắc địa giúp theo dõi sự biến động của công trình, đảm bảo rằng mọi thứ diễn ra theo đúng kế hoạch.

V. Kết luận về Giáo Trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1

Giáo trình Trắc Địa Cao Đẳng Xây Dựng Số 1 là tài liệu thiết yếu cho sinh viên ngành xây dựng. Nó không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn trang bị kỹ năng thực hành cần thiết. Việc nắm vững nội dung giáo trình sẽ giúp sinh viên tự tin hơn trong công việc sau này.

5.1. Tương lai của ngành Trắc Địa

Ngành trắc địa đang ngày càng phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại. Các sinh viên cần cập nhật kiến thức mới và kỹ năng để đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.

5.2. Lời khuyên cho sinh viên

Sinh viên nên chủ động tìm kiếm cơ hội thực hành và tham gia các khóa học bổ sung để nâng cao kỹ năng. Việc này sẽ giúp họ tự tin hơn khi bước vào thị trường lao động.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Môn học: Trắc địa được ban hành kèm theo Quyết định số 389ĐT/QĐ-CĐXD1 ngày 30 tháng 9 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Tài liệu do ThS. Nguyễn Thị Thảo Minh làm chủ biên, cùng ThS. Dương Thị Oanh và ThS. Đào Thị Thu (thuộc Bộ môn Trắc địa – Khoa Xây dựng) biên soạn theo đề cương chương trình đào tạo Cao đẳng xây dựng của Bộ Xây dựng. Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho ngành Công nghệ Kỹ thuật Tài nguyên nước ở trình độ cao đẳng.

Trong chương trình đào tạo khối ngành xây dựng, trắc địa là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. Môn học cung cấp hệ thống số liệu ban đầu để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật xuyên suốt từ khâu quy hoạch tổng thể, khảo sát địa hình, thiết kế công trình, định vị thi công đến quan trắc biến dạng định kỳ trong giai đoạn khai thác sử dụng.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học:

• Hệ thống lý thuyết về hình dạng, kích thước Trái Đất, bề mặt chuẩn và các hệ quy chiếu không gian (tọa độ địa lý, tọa độ phẳng Gauss-Kruger, độ cao thủy chuẩn).
• Cơ sở lý thuyết sai số quan trắc và phương pháp đánh giá độ chính xác kết quả đo.
• Kỹ năng vận hành, kiểm nghiệm các thiết bị trắc địa truyền thống và hiện đại (máy kinh vĩ quang học/điện tử, máy thủy chuẩn, máy đo xa điện tử, máy toàn đạc điện tử, hệ thống định vị vệ tinh GPS).
• Kỹ thuật tính toán, xử lý số liệu thực địa, biên vẽ bản đồ và bố trí công trình.

Giáo trình gồm 07 chương: Chương I (Khái niệm chung), Chương II (Đo góc), Chương III (Đo độ dài), Chương IV (Đo độ cao), Chương V (Lưới khống chế), Chương VI (Bản đồ địa hình) và Chương VII (Đo đạc công trình). Nội dung được tiếp cận theo hướng kết hợp chặt chẽ giữa nguyên lý toán - lý giải tích với quy trình thao tác chuẩn hóa và hệ thống mẫu sổ đo thực địa.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung giáo trình phát triển tuần tự từ khái niệm tổng quan, các phép đo yếu tố hình học cơ bản (góc, cạnh, độ cao) đến việc thành lập lưới và ứng dụng chuyên sâu:

• Chương I: Khái niệm chung: Cung cấp bức tranh tổng thể về lịch sử phát triển trắc địa thế giới (từ đo đạc đất đai thời Ai Cập cổ đại dọc sông Nin, phép đo cung kinh tuyến của Aratosten thế kỷ III TCN) và Việt Nam (tập bản đồ Đại Việt Hồng Đức năm 1469 thời vua Lê Thánh Tông, Sở Đạc Điền Đông Dương, thành lập Cục Đo đạc Bản đồ năm 1959, Tổng cục Địa chính năm 1994, phóng vệ tinh Vinasat-1 năm 2008). Phân loại các chuyên ngành: Trắc địa cao cấp, Trắc địa địa chính, Trắc địa ảnh, Trắc địa công trình, Trắc địa mỏ, Trắc địa vũ trụ. Xác định hình dạng Trái Đất thông qua mặt Geoid và Elipxoid quay (kích thước Elipxoid Kraxopski 1940: $a = 6378245\text{ m}$, độ dẹt $\alpha = 1/298.3$; Elipxoid WGS-84: $a = 6378137\text{ m}$, $\alpha = 1/298.3$; bán kính trung bình $R \approx 6371\text{ km}$). Thiết lập hệ thống độ cao qua mặt thủy chuẩn gốc (điểm O tại trạm Nghiệm triều Hòn Dấu – Đồ Sơn – Hải Phòng có $H = 0$), mặt thủy chuẩn quy ước, độ cao tuyệt đối, tương đối và chênh cao $h_{AB}$. Trình bày hệ tọa độ địa lý ($\varphi, \lambda$, ví dụ mốc Láng tại Hà Nội: $\varphi = 21^\circ 07'48''\text{B}$, $\lambda = 105^\circ 46'40''\text{Đ}$), phép chiếu hình trụ ngang đồng góc Gauss-Kruger (chia 60 múi $6^\circ$, tịnh tiến trục hoành về phía Tây $500\text{ km}$). Trình bày lý thuyết sai số (sai số thô, sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên với 4 tính chất cơ bản) cùng các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác: sai số trung bình $\theta$, sai số trung phương theo Gauss ($m = \sqrt{[\Delta^2]/n}$) và theo Bessel ($m = \sqrt{[v^2]/(n-1)}$), sai số tương đối $1/T$, sai số giới hạn $\Delta_{\max} = 2m$ hoặc $3m$. Giới thiệu đơn vị đo (hệ độ - phút - giây, grad: $1^{\text{gr}} = 54'$, $1^{\text{c}} = 32.4''$, radian: $1\text{ rad} = 206265''$) và nguyên lý hệ thống định vị toàn cầu GPS, GLONASS, Galileo.
• Chương II: Đo góc: Nguyên lý đo góc bằng $\beta$ (hình chiếu của góc không gian lên mặt phẳng nằm ngang) và góc đứng $V$ (góc tạo bởi hướng ngắm và mặt phẳng nằm ngang, dao động từ $0^\circ$ đến $\pm 90^\circ$). Phân loại máy kinh vĩ (máy kim loại TT50, TT5; máy quang học TB1, TT4, Theo 010, Theo 020, Theo 080; máy kinh vĩ điện tử và máy toàn đạc điện tử; phân cấp độ chính xác từ cao $m \le 2''$, trung bình $2'' < m \le 10''$ đến thấp $m > 10''$). Cấu tạo các trục chính: trục quay máy $VV'$, trục quay ống kính $HH'$, trục ngắm $CC'$, trục ống thủy dài $LL'$. Phương pháp đo góc đơn và đo toàn vòng bằng 2 vị trí bàn độ (thuận kính, đảo kính) nhằm triệt tiêu sai số trục; quy tắc dời vành độ $180^\circ/n$; phương pháp xác định góc đứng $V$ và góc thiên đỉnh $Z$ cùng các sai số chỉ tiêu $MO, MZ$; bảng phân loại nguyên nhân sai số trong đo góc do môi trường, máy móc và người đo.
• Chương III: Đo khoảng cách (Đo độ dài): Bản chất của phép đo khoảng cách ngang. Phương pháp đo trực tiếp bằng thước vải, thước thép (độ chính xác $1/1000 - 1/20000$), thước dây Invar hợp kim 65% thép, 35% Niken (độ chính xác $1/250000$). Kỹ thuật dóng hướng đường thẳng (mắt thường trên địa hình bằng phẳng, mấp mô nhích dần, trũng thấp, có chướng ngại vật; dóng hướng bằng máy kinh vĩ cho cự ly $> 200\text{ m}$). Hiệu chỉnh độ dốc $S_{AB} = L \cdot \cos V$ và các sai số do lực căng, nhiệt độ, sai số thước. Phương pháp đo gián tiếp qua lưới chỉ thị cự: địa hình bằng phẳng $S = k \cdot n = 100 \cdot (T - D)$ và địa hình dốc $S = k \cdot n \cdot \cos^2 V$. Lý thuyết định hướng đường thẳng qua góc định hướng $\alpha$ ($0^\circ \le \alpha \le 360^\circ$), quan hệ giữa góc định hướng thuận - nghịch ($\alpha_{\text{nghịch}} = \alpha_{\text{thuận}} \pm 180^\circ$) và tính truyền góc định hướng. Giải bài toán thuận tọa độ ($x_B = x_A + S_{AB} \cos \alpha_{AB}$, $y_B = y_A + S_{AB} \sin \alpha_{AB}$) và bài toán nghịch tọa độ ($\operatorname{tg} \varphi = |\Delta y / \Delta x|$, $S_{AB} = \sqrt{\Delta x^2 + \Delta y^2}$). Nguyên lý máy đo xa điện tử sử dụng sóng điện từ phản xạ gương với công thức $S_{AB} = v \cdot t / 2$ ($v = c/n$, $c = 299792.5\text{ km/s}$).
• Chương IV: Đo độ cao: Phân loại và nguyên lý của 6 phương pháp đo cao: đo cao hình học (sử dụng tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn, độ chính xác cỡ milimet), đo cao lượng giác (tia ngắm nghiêng của máy kinh vĩ, độ chính xác cỡ xentimet), đo cao áp kế (dựa trên áp suất khí quyển), đo cao thủy tĩnh (nguyên lý bình thông nhau dùng trong thi công), đo cao vô tuyến (sóng điện từ/âm từ máy bay hoặc tàu), và đo cao vệ tinh GPS.
• Chương V, VI, VII: Triển khai lý thuyết xây dựng lưới khống chế trắc địa khu vực, kỹ thuật đo vẽ bản đồ địa hình và ứng dụng đo đạc định vị, chuyển thiết kế ra thực địa, quan trắc công trình xây dựng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Cơ sở trắc địa hình học và quy chuẩn bề mặt: Khái niệm mặt cong Geoid, Elipxoid quy chiếu quốc tế WGS-84, hệ tọa độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger với phép chiếu trụ ngang đồng góc chia múi $6^\circ$, và mặt thủy chuẩn gốc quốc gia tại Hòn Dấu.
• Lý thuyết sai số quan trắc giải tích: Bản chất và quy luật phân bố sai số ngẫu nhiên; các thuật toán xử lý dữ liệu đo lặp để xác định giá trị xác suất nhất (trung bình cộng) và đánh giá độ tin cậy thông qua sai số trung phương Gauss, sai số trung phương Bessel, sai số tương đối $1/T$.
• Mô hình toán học chuyển đổi tọa độ: Phương pháp giải các bài toán thuận và nghịch tọa độ phẳng, giải thuật tính truyền góc định hướng giữa các cạnh thông qua góc ngoặt đo được tại thực địa.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Vận hành các thiết bị đo đạc quang cơ và điện tử (máy kinh vĩ Theo 020, máy toàn đạc điện tử, máy thủy chuẩn, máy đo xa sóng điện từ); thực hiện đúng quy trình 5 bước tại trạm đo gồm: đặt chân máy, bắt ốc liên kết, định tâm (dọi chì hoặc dọi quang học), cân bằng bọt thủy tròn/ống thủy dài, và ngắm chuẩn màng dây chữ thập.
• Kỹ năng phân tích và tính toán: Thực hiện các phép tính chuyển tọa độ, tính góc định hướng, tính khoảng cách gián tiếp từ số đọc mia trên tia ngắm ngang/nghiêng, xác định sai số chỉ tiêu $MO, MZ$ để hiệu chỉnh góc đứng.
• Năng lực kiểm soát thực địa: Lập và xử lý số liệu trên các biểu mẫu sổ đo chuẩn kỹ thuật (sổ đo góc đơn, sổ đo toàn vòng, sổ đo góc đứng); nhận diện nguyên nhân và loại trừ các sai số do trục máy, sai số do khúc xạ khí quyển hoặc phản xạ nhiệt độ bề mặt.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hình mô hình giảng dạy tích hợp giữa bài giảng lý thuyết định lượng và thực hành thao tác hiện trường:

• Phương pháp tiếp cận sư phạm: Cung cấp kiến thức từ bản chất vật lý, cơ sở hình học giải tích đến các công thức toán học tường minh. Mỗi nguyên lý đều gắn liền với sơ đồ hình học, mặt cắt tia ngắm và các thông số kỹ thuật chế tạo của thiết bị đo.
• Hệ thống bài tập định lượng và case study: Cuối mỗi chương đều có các bài toán thực hành bám sát yêu cầu sản xuất thực tế:
  • Bài tập Chương I: Tính sai số trung bình $\theta$ và sai số trung phương $m$ từ chuỗi số liệu đo lặp; phân tích tọa độ địa lý cụ thể; tính chuyển đổi tọa độ phẳng trên lưới chiếu Gauss.
  • Bài tập Chương II: Hoàn thiện bảng số liệu sổ đo góc đơn (tính góc nửa lần đo thuận/đảo kính, kiểm tra sai số giới hạn $f(\beta) = 1.5t$), sổ đo toàn vòng 4 hướng ($A, B, C, D$) có khép vòng và đổi vành độ $180^\circ/n$, tính sai số chỉ tiêu $MO, MZ$ và góc đứng $V$.
  • Bài tập Chương III: Tính khoảng cách ngang $S_{AB}$ từ số đọc chỉ trên ($T$) và chỉ dưới ($D$) trên mia khi tia ngắm ngang hoặc nghiêng góc $V$; giải bài toán truyền góc định hướng và tính toán tọa độ điểm $B, C$ từ mốc tọa độ gốc $A$.
• Thực hành thao trường: Người học thực hiện trực tiếp các bài tập dóng hướng đường thẳng (vượt địa hình bằng, địa hình mấp mô theo phương pháp nhích dần, địa hình trũng, vượt chướng ngại vật); thực hành thao tác đưa bọt nước ống thủy dài vào giữa theo nguyên tắc vặn 2 ốc cân ngược chiều nhau rồi quay $90^\circ$ vặn ốc thứ 3; thao tác đo góc 2 vị trí bàn độ để triệt tiêu sai số trắc địa.
• Phương pháp đánh giá và tự học:
  • Đánh giá định kỳ qua bài thi lý thuyết (khái niệm mặt chuẩn, phân loại sai số, quy tắc tính chuyển góc/tọa độ) và bài kiểm tra kỹ năng thao tác máy tại trạm đo trong khoảng thời gian quy định.
  • Người học tự rèn luyện kỹ năng tính toán bằng máy tính kỹ thuật cầm tay, lưu ý thiết lập đúng chế độ hiển thị đơn vị đo góc (DEG, GRAD, RAD) tương ứng với từng hệ đo.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Cập nhật hệ quy chiếu trắc địa hiện hành: Giáo trình hệ thống hóa sự phát triển từ hệ tọa độ Elipxoid Kraxopski (sử dụng trước năm 2000 tại Việt Nam) sang hệ quy chiếu thế giới WGS-84 (World Geodetic System 1984) được áp dụng chính thức từ năm 2000.
• Tích hợp công nghệ định vị không gian và vệ tinh: Đưa vào chương trình đào tạo nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS (mạng lưới 24 vệ tinh của Bộ Quốc phòng Mỹ), hệ thống GLONASS (Nga) và hệ thống Galileo (Liên minh Châu Âu); ghi nhận mốc phát triển công nghệ không gian của Việt Nam với vệ tinh viễn thông Vinasat-1 phóng năm 2008.
• Hệ thống hóa thiết bị từ quang học đến tự động hóa: Trình bày chi tiết tiến trình công nghệ từ các dòng máy kinh vĩ kim loại cũ (TT50, TT5), máy kinh vĩ quang học (TB1, TT4, Theo 010, Theo 020, Theo 080) đến máy kinh vĩ điện tử số hóa và máy toàn đạc điện tử tích hợp công nghệ đo xa điện tử đa chức năng.
• Gắn kết chặt chẽ với các giai đoạn xây dựng công trình: Xác định rõ vai trò của số liệu trắc địa trong 4 giai đoạn cụ thể của công trình: quy hoạch tổng thể (bản đồ tỷ lệ nhỏ), khảo sát thiết kế (bản đồ tỷ lệ trung bình, mặt cắt dọc/ngang, lập tổng bình đồ), thi công xây lắp (định vị trục, hệ thống công trình ngầm, lắp ghép kết cấu), và khai thác sử dụng (quan trắc lún, nghiêng, biến dạng theo chu kỳ; nếu sau 3 chu kỳ liên tiếp số liệu không đổi thì coi như công trình ổn định).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên hệ đào tạo cao đẳng kỹ thuật: Tài liệu học tập chính thức cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Tài nguyên nước thuộc Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 theo Quyết định 389ĐT/QĐ-CĐXD1, đồng thời dùng cho sinh viên các ngành kỹ thuật xây dựng công trình, xây dựng dân dụng và hạ tầng đô thị.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức toán học phổ thông và toán kỹ thuật cơ sở (hình học phẳng, lượng giác học, hàm số giải tích, ma trận tính toán cơ bản) cùng kiến thức vật lý đại cương (quang hình học, khúc xạ ánh sáng, sự truyền sóng điện từ trong khí quyển).
• Giảng viên và cơ sở đào tạo: Dùng làm tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án lý thuyết, thiết kế bài tập lớn, xây dựng đề cương thực tập thao trường và ngân hàng câu hỏi kiểm tra đánh giá môn Trắc địa.
• Cán bộ kỹ thuật và kỹ thuật viên hiện trường: Tài liệu tra cứu các công thức giải bài toán trắc địa cơ bản, phương pháp kiểm nghiệm - hiệu chỉnh thiết bị đo, và quy trình xử lý số liệu ghi sổ phục vụ công tác khảo sát, thi công tại công trường.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với chương trình đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt theo khung chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng của Bộ Xây dựng, phục vụ trực tiếp cho ngành Công nghệ Kỹ thuật Tài nguyên nước và khối ngành kỹ thuật xây dựng.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Người học cần trang bị kiến thức toán lượng giác (tính toán hàm $\sin, \cos, \operatorname{tg}$), hình học giải tích (tọa độ phẳng, định lý Pythagoras, hệ trục tọa độ), kiến thức vật lý về ánh sáng, thấu kính quang học và truyền sóng điện từ trong môi trường không khí.

3. Giáo trình phân loại các phương pháp đo độ cao như thế nào?

Chương IV phân loại 6 phương pháp đo cao gồm: đo cao hình học (máy thủy chuẩn tia ngắm nằm ngang, độ chính xác cỡ milimet), đo cao lượng giác (máy kinh vĩ tia ngắm nghiêng, độ chính xác cỡ xentimet), đo cao áp kế (dựa theo biến đổi áp suất khí quyển), đo cao thủy tĩnh (bình thông nhau dùng trong thi công), đo cao vô tuyến (sóng điện từ/âm), và đo cao vệ tinh GPS.

4. Làm thế nào để hạn chế và loại trừ các loại sai số trong đo góc?

Để hạn chế sai số đo góc, giáo trình hướng dẫn:

• Đối với sai số do máy móc (trục ngắm không vuông góc với trục quay ống kính, trục quay ống kính không vuông góc với trục đứng): thực hiện đo ở cả 2 vị trí thuận kính và đảo kính rồi lấy trung bình.
• Đối với sai số vạch khắc bàn độ: dời vị trí bàn độ sau mỗi vòng đo một góc bằng $180^\circ/n$.
• Đối với sai số môi trường (khúc xạ, đối lưu không khí): bố trí tia ngắm cách xa mặt đất và vật cản tối thiểu $1\text{ m}$, tránh đo khi sương mù hoặc tầm nhìn kém.
• Đối với sai số thao tác: định tâm cẩn thận bằng bộ phận dọi tâm quang học, cân bọt thủy dài chuẩn xác và ngắm vào phần gốc sào tiêu.

5. Giáo trình cung cấp những biểu mẫu ghi sổ kỹ thuật nào?

Giáo trình cung cấp đầy đủ các biểu mẫu chuẩn kỹ thuật bao gồm: mẫu sổ đo góc đơn (ghi nhận số đọc bàn độ ngang vị trí trái/phải, tính góc nửa lần đo, góc một lần đo và góc trung bình), mẫu sổ đo góc toàn vòng (ghi nhận hướng ngắm ban đầu, các hướng ngắm trung gian và khép vòng), cùng mẫu sổ đo góc đứng/góc thiên đỉnh (tính sai số chỉ tiêu $MO, MZ$ và giá trị góc $V, Z$).

---

Kết luận

Giáo trình Môn học: Trắc địa (Trường Cao đẳng Xây dựng số 1, 2021) là tài liệu đào tạo kỹ thuật hoàn chỉnh, cung cấp hệ thống kiến thức từ cơ sở hình học Trái Đất, lý thuyết sai số quan trắc giải tích đến kỹ năng sử dụng thiết bị đo đạc thực địa.

Lộ trình học tập khuyến nghị bắt đầu từ việc nắm vững khái niệm hệ quy chiếu, mặt chuẩn, hệ tọa độ và lý thuyết sai số (Chương I); tiếp cận các kỹ thuật đo đạc thành phần gồm đo góc (Chương II), đo khoảng cách và định hướng (Chương III), đo độ cao (Chương IV); từ đó hoàn thiện năng lực xây dựng lưới khống chế (Chương V), biên vẽ bản đồ địa hình (Chương VI) và triển khai công tác trắc địa công trình (Chương VII).

Tài liệu là cơ sở khoa học giúp người học ngành Công nghệ Kỹ thuật Tài nguyên nước và khối xây dựng làm chủ các phương pháp đo đạc, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong khảo sát, thi công và quản lý công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I KHÁI NIÞM CHUNG §I. VAI TRÒ CĂA TRÂC ĐâA TRONG KIÀN TRÚC VÀ XÂY DĄNG 1. Khái nißm TrÃc đåa là mát trong nhăng môn khoa hçc nghiên cću vÅ trái đÃt. TrÃc đåa có nhiám vă nghiên cću, xác đånh hình d¿ng, kích th°ãc trái đÃt lên bÁn đí, đíng thåi nghiên cću các công tác đo đ¿c, tính toán, xā lý së liáu nhÅm biÇu dißn hình dáng cąa trái đÃt và các đåa vÁt ç trên mÁt đÃt phăc vă các yêu cÅu kỹ thuÁt, xây dąng, kinh tÃ, an ninh, quëc phòng.

Lãch sā phát triÅn căa TrÃc đãa Dąa vào kÃt quÁ nghiên cću cąa các nhà khÁo cổ, ngày nay chúng ta có thÇ biÃt khá rõ vÅ låch sā phát triÇn cąa TrÃc đåa. Thế giới: Tr°ãc công nguyên khoÁng 3000 năm, viác tranh giành, chiÃm hău đÃt đai ç Ai CÁp đã xuÃt hián vãi nhiÅu hình thćc. L¿i thêm hÅng năm sau các trÁn lũ cąa dòng sông Nin, ng°åi ta phÁi xác đånh l¿i ranh giãi chiÃm hău đÃt. Tÿ đó thúc đẩy con ng°åi sáng t¿o ra các dăng că và các ph°¢ng pháp thích hāp đÇ phân chia, đo đ¿c đÃt đai.

Đây chính là điÅu kián khçi đÅu viác phát triÇn khoa hçc đo đÃt. Sau thåi Ai CÁp cổ đ¿i, xuÃt hián nÅn văn minh Hy L¿p cổ đ¿i. Ng°åi Hy L¿p đã đÅ ra thuyÃt Trái ĐÃt là mát khëi cÅu tÿ khoÁng thà kỷ thć IV tr°ãc công nguyên. Vào thà kỷ thć III tr°ãc công nguyên nhà thiên văn hçc Aratosten đã dùng các ph°¢ng pháp đo đ¿c đÇ xác đånh chiÅu dài cąa mát cung kinh tuyÃn và đ°a ra kích th°ãc gÅn đúng cąa trái đÃt.

Các kiÃn thćc vÅ đo đ¿c đã góp phÅn xây dąng thành công các công trình kiÃn trúc đác đáo ç Ai CÁp, Hy L¿p, Trung Quëc,. TrÁi qua nhiÅu thåi đ¿i, vùng vãi są phát triÇn không ngÿng cąa khoa hçc kỹ thuÁt và nÅn sÁn xuÃt xã hái, ngành trÃc đåa cũng ngày càng phát triÇn. Nhăng phát minh ra kính vißn vçng, th°ãc logarit, lý thuyÃt tam giác l°āng mÁt cÅu, phóng các tÅu vá tinh nhân t¿o, thành lÁp bÁn đí tÿ nhăng Ánh chăp máy bay và tÿ Ánh vá tinh. NhiÅu ngành công nghá chính xác đã cung cÃp cho trÃc đåa nhăng máy móc đo đ¿c có đá chính xác cao, ćng dăng xác đånh vå trí điÇm qua há thëng đånh vå vá ting toàn cÅu GPS&đã t¿o điÅu kián văng chÃc cho są phát triÇn cąa khoa hçc kỹ thuÁt.

Việt Nam Tÿ thåi Âu l¿c bÅng kiÃn thćc TrÃc đåa nh° dąa vào h°ãng mÁt tråi và vå trí các chòm sao mà con ng°åi đã tìm ra đ°ång đi trên biÇn đÇ đÃn Indonexia trao đổi hàng hoá. Dąa vào TrÃc đåa con ng°åi đã xây dąng các thành nh°: Thành Cổ loa, Hoa l°, Thăng Long, thành nhà M¿c cũng nh° các há thëng kênh chëng lũ dài hàng trăm km. ĐÁc biát năm 1469 ç Viát Nam vua Lê Thánh Tông đã ra lánh vÁ bÁn đí đÃt n°ãc, nhå vÁy mà tÁp bÁn đí <Đ¿i Viát Híng Đćc=. Thåi Pháp thuác, ng°åi Pháp đã lÁp <Sç Đ¿c ĐiÅn Đông D°¢ng=.

Tháng 10 năm 1959 Thą t°ãng Chính phą ra quyÃt đånh thành lÁp Căc đo đ¿c bÁn đí trąc thuác phą Thą t°ãng. Ngày 22/2/1994 Chính phą ra quyÃt đånh 1 së 12/CP vÅ viác thành lÁp tổng căc Đåa chính trên c¢ sç hāp nhÃt Tổng căc quÁn lý ruáng đÃt và căc đo đ¿c bÁn đí Nhà n°ãc. Ngày 12 tháng 4 năm 2008 đáng c¢ tên lāa sau khi đ°āc kích ho¿t đã råi bá phóng, mang theo vá tinh Vinasat-1 cąa Viát Nam và Star One C2 cąa Brazil lên quỹ đ¿o. Vá tinh Vinasat-1 cąa Viát Kim Tą Tháp V¿n Lý Tr°ång Thành Nam 3.

Phân ngành đo đ¿c TrÃc đåa bao gím nhiÅu bá môn khoa hçc và kỹ thuÁt quan há chÁt chÁ vãi nhau, mßi bá môn có chćc năng riêng. TrÃc đåa TrÃc đåa cao cÃp TrÃc đåa phổ thông TrÃc đåa BÁn đí Ánh L°ãi TrÃc TrÃc đåa TrÃc đåa Biên tÁp bÁn đí đåa mÁt cÅu Chăp Ánh công trình TrÃc đåa VÁt lý trÃc TrÃc đåa mé Đo Ánh Chà in bÁn đí thiên văn đåa TrÃc đåa Vũ tră Đo xa vÁt lý Đåa chính + TrÃc đåa cao cÃp: Đo đ¿c trên nhăng ph¿m vi ráng lãn cąa bÅ mÁt trái đÃt, lÁp l°ãi khëng chà quëc gia có đá chính xác cao, bÁn đí tã lá nhé, theo dõi są dåch chuyÇn cąa vé trái đÃt. + TrÃc đåa đåa chính: Nghiên cću các ph°¢ng pháp thành lÁp các lo¿i bÁn đí đåa hình và bÁn đí đåa chính, quy ho¿ch đÃt đai. + TrÃc đåa Ánh: TiÃn hành đo chăp các lo¿i Ánh (Ánh Hàng không, Ánh Vũ tră, Ánh MÁt đÃt.

), xā lý phim Ánh đÇ thành lÁp bình đí, bÁn đí phăc vă các măc đích ćng dăng khác. + TrÃc đåa công trình: Là l*nh vąc TrÃc đåa ćng dăng trong xây dąng, chuyên nghiên cću các ph°¢ng pháp, ćng dăng các thiÃt bå đo đ¿c nhÅm phăc vă thiÃt kà công trình, 2 chuyÇn thiÃt kà ra thąc đåa, theo dõi thi công, kiÇm tra các kÃt cÃu công trình xây dąng và theo dõi są dåch chuyÇn, biÃn d¿ng trong quá trình sā dăng công trình. Vai trò môn håc trong xây dąng TrÃc đåa nÅm trong nhóm nhăng ngành điÅu tra c¢ bÁn, nó có mát vai trò quan trçng đëi vãi nÅn kinh tà quëc dân và quëc phòng nói chung, đÁc biát đëi vãi ngành xây dąng c¢ bÁn, trÃc đåa luôn giă vå trí quan trçng hàng đÅu. Nhăng tài liáu, së liáu trÃc đåa luôn là nhăng c¢ sç ban đÅu đÇ giÁi quyÃt nhăng nhiám vă kỹ thuÁt că thÇ kÇ tÿ khâu khÁo sát, thiÃt kÃ, quy ho¿ch, thi công xây dąng cho đÃn khi khai thác, sā dăng công trình.

+Giai đo¿n quy ho¿ch: Sā dăng bÁn đí đåa hình tỷ lá nhé v¿ch ra các ph°¢ng án quy ho¿ch tổng thÇ, các ph°¢ng án xây dąng công trình, các kà ho¿ch tổng quát khi khai thác và sā dăng +Giai đo¿n khÁo sát, thiÃt kÃ: TrÃc đåa tiÃn hành thành lÁp l°ãi khëng chà trÃc đåa khu vąc, đo vÁ bÁn đí tỷ lá trung bình, các mÁt cÃt dçc, mÁt cÃt ngang, đá cao, đá dëc. theo các tuyÃn công trìnhTrong giai đo¿n này trÃc đåa cung cÃp t° liáu c¢ sç đÇ lÁp tổng bình đí công trình, chuẩn bå các së liáu bÁn vÁ đÇ chuyÇn công trình ra thąc đåa. +Giai đo¿n thi công: TrÃc đåa đÁm bÁo bë trí các yÃu të công trình trên thąc đåa đúng nh° thiÃt kà nh°: góc bÅng, đo¿n thÇng, đá cao,các trăc công trình ĐÁm bÁo bë trí các há thëng công trình ngÅm, tÿng tÅng, há thëng tổ hāp công trình theo đúng thiÃt kà hay đÁm bÁo quá trình lÃp đÁt và điÅu chãnh các kÃt cÃu công trình xây dąng và thiÃt bå kỹ thuÁt theo đúng vå trí, hình d¿ng, kích th°ãc cąa công trình trên bÁn thiÃt kà yêu cÅu. +Giai đo¿n khai thác và sā dăng công trình: TrÃc đåa phăc vă quan trÃc są biÃn d¿ng cąa công trình theo chu kỳ (đëi vãi mßi cÃp đá công trình mà chu kỳ có thÇ ngÃn hay dài).

NÃu sau ba chu kỳ liên tiÃp, kÃt quÁ không thay đổi thì coi nh° công trình ổn đånh. Së liáu thu đ°āc giúp cho viác tính toán tÁi trçng, są ổn đånh và tuổi thç cąa công trình. HÌNH D¾NG, KÍCH TH¯âC TRÁI ĐÂT 1. Hình d¿ng trái đÃt Ngay tÿ x°a con ng°åi đã bÃt đÅu suy ngh* vÅ hình d¿ng kích th°ãc trái đÃt, ç Hy l¿p TCN con ng°åi nêu giÁ thuyÃt Trái đÃt có d¿ng hình cÅu và bÃt đÅu có nhiÅu công trình nghiên cću vÅ hình d¿nh kích th°ãc quÁ đÃt.

BÅ mÁt tą nhiên cąa trái đÃt rÃt phćc t¿p, vãi nhiÅu vÃt gān lãn, nhé khác nhau (hình 1. Có tổng dián tích khoÁng 510 triáu km2 (510. Trong đó đ¿i d°¢ng chiÃm 71. Vì vÁy nhìn tÿ bên ngoài vũ tră ta thÃy trái đÃt nh° mát quÁ cÅu n°ãc (hình 1.

Núi, đíi Đíng bÅng Đíng bÅng Sông, hí BiÇn, đ¿i d°¢ng Hình 1.1 3 Tÿ së liáu tính toán cho thÃy chß sâu nhÃt cąa đ¿i d°¢ng so vãi mÁt n°ãc là 11 km (Hë Marian ç Thái Bình D°¢ng sâu -11032m), chß cao nhÃt gÅn 9 km (đãnh Chomoluma trong dãy Hymalaya cao 8882m) , VÁy chênh lách giăa n¢i cao nhÃt và thÃp nhÃt là 20 km. NÃu đem so sánh vãi kích th°ãc trái đÃt có đ°ång kính khoÁng 12.000km thì thÃy są líi lõm trên bÅ mÁt quÁ đÃt là không đáng kÇ (20 km << 12. Nh° vÁy nÃu ta hình dung mát quÁ cÅu đåa lý có kích th°ãc 6m thì vÃt líi, lõm lãn nhÃt là 1cm. So sánh này cho phép kÃt luÁn bÅ mÁt tráI đÃt t°¢ng đëi nh¿n nhăi.

Đá dẹt trái đÃt Hián nay sau nhiÅu công trình nghiên cću và tính toán ng°åi ta đã khÇng đånh trái đÃt không phÁi là hình cÅu mà là hình bÅu dăc tròn xoay h¢i dẹt ç hai cąc và trong tính toán thì không lÃy bÅ mÁt Geoid tą nhiên mà lÃy bÅ mÁt là mÁt n°ãc gëc gçi là Elipxoid trái đÃt (hình1. Kích th°ãc cąa Elipxoid trái đÃt đ°āc đÁc tr°ng bçi bán trăc lãn a, bán trăc nhé b thì ta có đá dẹt cąa hình bÅu dăc là: a b a (1.1) Các trå së a, b đã đ°āc nhiÅu nhà bác hçc trên thà giãi xác đånh. Trć¢c năm 2000 Viát nam sā dăng trå së a, b do nhà bác hçc Liên Xô Kraxopski công bë năm 1940 : a = 6378245 b = 6356863 m 1 298,3 Tÿ năm 2000 đÃn nay sā dăng së liáu cąa há quy chiÃu trÃc đåa thà giãi WGS 84 (World Geodesic System) năm 1984 : a = 6378137 b = 6356752 m 1 298,3 4 Theo kÃt quÁ tính toán trên ta thÃy đá dẹt nhé. VÁy trong nhăng tính toán că thÇ có thÇ coi quÁ đÃt có d¿ng hình cÅu vãi bán kính trung bình xÃp xã 6371 km.

Đà CAO ĐIÄM TRÊN B M¾T TRÁI ĐÂT 1. Khái nißm và đá cao căa 1 điÅm trên m¿t đÃt Độ cao của một điểm trên mặt đất là khoảng cách đứng (theo đường dây dọi) từ điểm đó tới mặt thuỷ chuẩn. Đá cao đ°āc ký hiáu là H và kèm theo tên điÇm, ví dă đá cao điÇm A và điÇm B đ°āc gçi là HA và HB. Khái nißm m¿t thuÿ chuẩn Nh° trên đã đÅ cÁp gÅn ba phÅn t° là biÇn cÁ và đ¿i d°¢ng và bÅ mÁt tą nhiên cąa trái đÃt là tÁp hāp cąa rÃt nhiÅu các vÃt gān khác nhau, trên c¢ sç đó nÁy sinh ý t°çng nÃu đem san đÃt tÿ nhăng chß cao lÃp vào chß thÃp đÇ t¿o thành mát vòng khép kín vãi mát bÅ mÁt nh¿n lý t°çng có d¿ng hình cÅu, thì bÅ mÁt trái đÃt lý t°çng đó trùng vãi mÁt n°ãc biÇn trung bình cąa các đ¿i d°¢ng.