BQ GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I GIAO TRINH MON HOC TRAC DIA TRÌNH ĐỘ CAO DANG NGHÈ: XÂY DỰNG CÂU DUONG Ban hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung ương Hà nội, 2017 1 BO GIAO THONG VAN TAI TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UGNG I GIAO TRINH Môn học: Trắc địa NGHE: XAY DUNG CAU DUONG TRINH BO: CAO DANG LỜI NÓI ĐẦU Trắc địa là môn học bắt buộc trong chương trình dạy nghề dài hạn, nhằm trang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản trong công tác máy xây dựng trong thỉ công công trình. Hiện nay các cơ sở dạy nghề đều đang sử dụng tài liệu giảng dạy theo nội dung tự biên soạn, chưa được có giáo trình giảng dạy chuẩn ban hành thống nhất, vì vậy các giáo viên và sinh viên đang thiếu tải liệu để giảng dạy và tham khảo. Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà trường, tập thể giáo viên khoa Công trình đã biên soạn giáo trình môn học Trắc địa hệ Cao đẳng nghề. Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn có trong nước và với kinh nghiệm giảng dạy thực tế.
Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, tuy nhiên không tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi rất trân trọng và cám ơn những ý kiến đóng của đồng nghiệp và các nhà chuyên môn để giáo trình Trắc địa đạt được sự hoàn thiện trong những lần biên soạn sau nay. MỤC LỤC TÊN BÀI TRANG Bài 1 : Kiến thức chung về trắc địa 04 Bài 2: Bản đồ địa hình 05 Bài 3: Tính toán trắc địa 15 Bài 4: Đo góc 17 Bài 5: Đo dài 27 Bai 6: Do cao 34 Đo vẽ bình đồ 39 Bài 8: Đo vẽ mặt cắt địa hình 48 Bài 9: Quan trắc biến dạng công trình 55 BÀI 1:KIÊN THỨC CHUNG VE TRAC DIA 1. Khái niệm về trắc địa: - Trắc địa I một ngnh khoa học chuyn nghin cứu về hình dạng v kích thước quả đất, về cc phương php đo đạc v biểu thị bề mặt qủa đất dưới dạng bản đồ v số liệu.
Các chuyên môn trắc địa: ~ Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu về hình dạng, kích thước của toàn bộ hoặc các vùng rộng lớn của bề mặt qùa đất, nghiên cứubiên dạng của vỏ qủa đất, xây dựng mạng lưới tọa độ quốc gia có độ chính xác cao. - Trắc địa địa chính — địa hình: Nghiên cứu qúa trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp hoặc chụp ảnh. - Trắc địa công trình: Nghiên cứu các phương pháp trắc địa trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình, chuyển thiết kếm ngoài thực địa, theo dõi thi công, kiểm tra kết cấu và đo biến dạng công trình xây dựng. ~ Trắc địa ảnh: Nghiên cứu các phương pháp chụp ảnh bề mặt trái đất và công nghệ đo ảnh để thành lập bản đồ.
- Ngành bản lghiên cứu các phương pháp biểu thị, biên tập, trình bày, chế bản, in và sử dụng các loại bản đồ địa lý, bản đồ địa hình, bản đồ địa chính và các loại bản đồ khác. - Trắc địa m (ghiên cứu chế tạo các loại máy đo ngoại nghiệp, nội nghiệp, xây dựng công trình. BÀI2: BẢN ĐỎ ĐỊA HÌNH Mặt ngoài của qủa đất là một mặt cầu rất phức tạp, có diện tích bề mặt khoảng 510.8% là đại dương và 28.2% là luc dia. Độ cao trung bình của lục địa so với mực nước đại đương khoảng +875m, còn độ sâu trung bình của đại dương khoảng -3800m.
Chênh cao giữa điểm cao nhất (đỉnh Chomolungma trong dãy Hymalaya cao 8882m) và điểm sâu nhất (hố Marian ở Thái Bình Dương - gần Philipbin sâu 11.032m) xắp xi 20km. 'Bán kính trung bình của qủa đắt là 6371km. 1, Mặt thuỷ chuẩn và hệ độ cao: 1. Mặt Elipxoid quả đất.
Mặt Geoid không thể là một mặt có phương trình toán học, trong khi đó các. số liệu trắc địa phải được tính toán xử lý tính toán. Vì lý do đó người ta thay thế mặt Geoid bằng một hình gần đúng đó là Elip tròn xoay gọi là Elipxoid qủa đất. Mặt Elipxoid quả đất có các tính chất sau:.
~ Tâm của mặt Elipxoid tring véi tim ciia qua dat; ặt phẳng xích đạo của Elipxoid trùng với mặt phẳng xích đạo của quả đất; - Thể tích của Elipxoid bằng thể tích của Geoid; ~ Tổng bình phương chênh cao giữa mặt Elipxoid và mặt Geoid là nhỏ nhất ({h*}=min); „ ~ Mặt Elipxoid qua dat có phương trình toán học ~ Tại mọi điểm trên mặt Elipxoid qua dat thì phương pháp tuyến không trùng, với phương đường dây dọi mà lệch một góc e (gọi là góc lệch day doi). Kích thước qủa đất “Trongtính toán các kết qủa đo đạc ta coi qủa đất là Elipxoid có kích thước được đặc trưng bằng 3 yếu tố: ~ Bán kính trục lớn: a= OQ ~ Bán kính trục nhỏ: b = OP ~ Độ đẹt: a = (a-b)/a Q ° œ Hình 2.3: Các kết qủa ma trong công tác xử lý số liệu ở nước ta đã sử dụng: Tén Elipxoid Nam Bán kính trục lớn |_ Độ dẹta a(m) Everest 1830 6.2 Ta thay: Dé det rat bé nén khi đo đạc vùng đất bé so với mặt qua dat thi người ta bỏ qua độ đẹt và coi qua đắt là một khối cầu có bán kính R=6371 km. Mặt thuỷ chuẩn Mat seaid (met Uhiy chuéa gua dat) BE mit vit Ii Mật Geoid hay con got 1a mat thuy chuan quá đất là mặt nước biển trung bình ở trạng thái yên tĩnh kéo đài xuyên qua các luc dia và hải đảo tạo thành một mặt cong khép kín. Mặt Geoid có các tính chất sau: ~ Mặt Geoid không phải là mặt toán học; - Tại mọi điểm trên mặt Geoid thì phương của đường dây dọi trùng với với phương pháp tuyến tại điểm đó.
Trong trắc địa mặt mặt thủy chuẩn được dùng làm mặt chiếu khi đo lập bản đồ, đồng thời cũng được dùng làm mặt so sánh độ cao của các điểm trên mặt đất. Mỗi quốc gia qui ước mặt thủy chuẩn có độ cao là 0m của nước đó và được. gọi là mặt thủy chuẩn đại địa (mặt thủy chuẩn gốc hay mặt thủy chuẩn quả đất). - Liên xô: Mặt thủy chuẩn Cronstat - Việt Nam: _ Hòn Dấu (Hải Phòng); Mũi Nai (Hà Tiên).
Mũi Nai cao hơn Hòn Dấu 0. Khái niệm độ cao của một điểm: Độ cao của một điểm là khoảng cách từ điểm đó theo hướng đường dây dọi đến mặt thủy chuẩn được chọn làm gốc. ~ Nếu mặt thủy chuẩn chọn làm gốc là mặt thủy chuẩn quả đất thì cao độ đó là cao độ tuyệt đối (Ký hiệu Hạ, Hạ). Nếu mặt thủy chuẩn đó là mặt thủy chuẩn giả định thì cao độ đó gọi là cao độ tương đối (Ký hiệu Ha, HỲn).
- Các điểm năm phía trên mặt thủy chuẩn quả đất thì có cao độ dương (+), Các điểm nằm phía dưới mặt thủy chuẩn quả đất thì có cao độ âm (-), - Hiệu độ cao của một điểm là khoảng các theo phương đường dây doi giữa 2 mặt thủy chuẩn qua 2 điểm đó: hạp= Hạ - Hạ= H`a-H"» 8. AH a We H bn, Mat thủy chuẩn giã định Mặt thủy chẩn đại đã Hình 2.2: 2, Hệ toạ độ địa lý: Để xác định toạ độ địa lý của một điểm trên bề mặt quả đất chúng ta coi quả đất là hình cầu tâm 0, trục quay BN ( B, N: cực Bắc, cực Nam). B M 'Vótuyeá quaM @ Kinh tuyeá quaM 7 Os Ñ G, * M, Ñôôggxíhñab Kinh tuyeá goá N Hình 26: 2. Các khái niệm: 4, Mat phẳng kinh tryển: Là mặt phẳng chứa trục quay của quả đất.
b, Đường kinh tuyến: Là giao tuyên giữa mặt phẳng chứa trục quay quả đất với mặt cầu. e Mặt phẳng kinh tuyến gốc: Là mặt phẳng kinh tuyển đi qua đài thiên văn Gơnnuyt (G) gin Thủ đô Luân Độn. Mặt phẳng vĩ yến: Là mặt phẳng vuông góc với trục quay ca qua dat. Đường vĩ tuyến: Là giao tuyến giữa mặt phẳng vuông góc với trục quay quả đất với mặt cầu.£ Mặt phẳng xích đạo: Là mặt phẳng vĩ tuyến đi qua tâm qua dat.
Tọa độ địa lý của một diém: ~ Tọa độ địa lý của một điểm M xác định bởi: + Kinh độ: À. - Kinh độ địa lý (1) của một điểm M là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng kinh tuyển qua điểm đó với mặt phẳng kinh tuyển gốc. Kinh độ được tính từ kinh tuyến gốc về phía Đông gọi là kinh độ Đông, tính về phía Tây gọi là kinh độ Tây và độ biến thiên từ 0°180”. - Vĩ độ địa lý (@) của một điểm M là góc hợp giữa mặt phẳng đường xích đạo và phương đường dây dọi qua điểm đó.
Vĩ độ được tính từ mặt phẳng xích đạo về phía Bắc bán cầu gọi là vĩ độ Bắc, về phía Nam gọi là vĩ độ Nam và có độ biến thiên 0°+907. *Ví dụ: Tọa độ địa lý Hà Nội: @:21” vĩ độ Bắc. Phép chiếu bản đồ và hệ toạ độ vuông góc phẳng. - Để thuận tiện trong công tác thiết kế kỹ thuật, trong trắc địa người ta đã nghiên cứu các phương pháp biêu diễn bê mặt quả đất lên mặt pi - Bề mặt tự nhiên của.
quả đất cầu tạo rất phức tap, vì vậy dé biểu diễn nó lên mặt phẳng, người ta chiếu bề mặt quả đất lên mặt cầu rồi thu nhỏ mặt cầu theo tỷ lệ yeu cat - Bằng phương pháp chiều xuyên tâm ta tiếp tục chiều hình cầu quả đất lên mặt trụ hoặc mặt nón rồi cắt nó theo một đường sinh chọn trước rồi trải ra mặt phẳng. ~ Các phương pháp chiếu này đều làm cho bề mặt quả đất biến dang: 4. Phép chiếu Đằng: - - Giả sử ta có 4 điểm A, B, C, D nằm trên mặt đất tự nhiên để biểu diễn chúng lên mặt cầu, chúng ta dùng phương pháp xuyên tâm theo phương đường dây doi. ~ a, b*, €,đ là hình chiếu A, B, C, D trên mặt cầu Q.
~ Nếu thay mặt cầu Q bằng mặt phẳng P ta có a, b, c,d la hinh chiéu ciia A, B,C,D. ~ Ta có hình chiếu abcd bị biến dạng so với a b`e d' về cả chiều dài và góc, độ biến dạng này phụ thuộc vào diện tích đo về ABCD, ~ Với ABCD có diện tích nhỏ ta chiếu trực tiếp trên mặt phẳng mà vẫn đảm bảo, ^ D Cc s a b a Đ d e g ¢ PQ Hình 2. Phương pháp chiếu Gauss (Phép chiến hình trụ ngang): 4.