Chương 1 ĐỊNH VỊ ĐIỂM 1. 1/ Đối tượng nghiên cứu của Trắc địa là mặt đất. 2/ Mặt đất gồm có 29% lục địa và 71% là biển cả. Núi cao nhất gần 9km.
Đáy biển sâu nhất gần 11km. Gần đúng có thể coi Trái đất là hình cầu với bán kính 6371km. 3/ Mục đích của Trắc địa là xác định tọa độ của các điểm thuộc trái đất. 4/ Vị trí điểm A trong không gian có thể được xác định bởi 3 yếu tố là: góc A, độ dài dA, độ cao HA (hình 1.
5/ Nội dung của Trắc địa gồm có: a/. Thành lập các loại hệ tọa độ, các hệ thống lưới khống chế Trắc địa mặt bằng và độ cao. Đo đạc xác định từng yếu tố góc, dài, cao (để định vị điểm). MẶT THỦY CHUẨN VÀ ĐỘ CAO.
1/Độ cao H là một trong ba yếu tố (x, y, H) để định vị điểm trong không gian. Vậy độ cao H là gì? 2/ Độ cao (thủy chuẩn) của một điểm là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ điểm ấy đến mặt thủy chuẩn (hình 1. dây dọi Hình 1. Ví dụ đỉnh núi Everest cao 8.
3/ Phương dây dọi là phương của sợi dây treo vật nặng. 4/ Mặt thủy chuẩn (gêôit) là mặt nước biển trung bình yên tĩnh tưởng tượng kéo dài xuyên qua các lục địa làm thành một mặt cong khép kín có pháp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương dây dọi đi qua điểm ấy. 5/Việt Nam chọn gốc của mặt thủy chuẩn tại Hòn Dấu (Đồ Sơn – Hải Phòng.ĐỊNH VỊ ĐIỂM THEO HỆ QUI CHIẾU QUỐC TẾ WGS-84. Từ năm 1984 thế giới sử dụng hệ qui chiếu WGS-84 để định vị điểm.
Hiện nay việc đo đạc GPS của Mỹ theo hệ này. 1/ Mặt qui chiếu WGS-84. Mặt qui chiếu WGS-84 có ba đặc điểm: 1/ Hình dạng: là elip khối hai trục (do hình elip quay quanh trục bé tạo thành). 2/ Kích thước: bán trục lớn a= 6 378 137 m,độ dẹt cực = (a-b)/a = 1/298,257.
3/Định vị: 3a/Tâm của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với tâm của trái đất C. 3b/ Trục bé của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với trục quay thẳng đứng của trái đất với tâm C. 3c/ Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng xích đạo của trái đất với tâm C. 3d/ Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng kinh tuyến gốc của trái đất với tâm C.
2/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ). 1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ): 4 PGS. 2/ Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ) được thành lập như sau: 2a/. Gốc của hệ tọa độ trùng với tâm của Trái đất C.
Trục Z của hệ tọa độ trùng với trục quay thẳng đứng của Trái đất, hướng lên trên Bắc Cực là chiều dương (+). Trục X của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo Trái đất với mặt phẳng kinh tuyến gốc (Grinuyt, Luân Đôn, Anh). Hướng từ tâm C ra kinh tuyến gốc là chiều dương (+). Trục Y của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo Trái đất và vuông góc với trục X.
Hướng từ tâm C ra phía Đông bán cầu là chiều dương (+). 3/Đặc điểm: ba trục CX, CY, CZ vuông góc với nhau từng đôi một. 4/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ đẻ định vị điểm A là XA,YA, ZA. 5/Vi dụ: Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ địa tâm quốc tế WGS.
3/ Hệ tọa độ Trắc địa WGS-84 (BLH*). 1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ Trắc địa WGS-84(BLH*) 2/ Hệ tọa độ Trắc địa WGS-84(BLH*) được thành lập với ba mặt cơ sở là: 2a/Mặt qui chiếu WGS-84 có tâm trùng với tâm trái đất C. 2b/Măt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84 chứa tâm trái đất C. 2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chếu WGS-84 chứa tâm trái đất C.
3/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu WGS-84 được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là B,L,H* với ký hiệu: 3a/ H* = AA01 là độ cao Trắc địa WGS-84 (.là khoảng cách theo phương pháp tuyến tính từ điểm ấy đến mặt qui chiếu WGS-84). 3b/ B là độ vĩ Trắc địa WGS-84. 3c/ L là độ kinh Trắc địa WGS-84. 4/Ví dụ: Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ Trắc địa quốc tế WGS.
4/ Phép chiếu bản đồ UTM. 1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thực hiện phép chiếu bản đồ UTM. 2/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt quy chiếu WGS-84 là A01 (phép chiếu thứ nhất). 3/Tiếp theo các điểm A01 thuộc mặt quy chiếu WGS-84 (cong) này sẽ được biểu diễn tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM là A01’ (phép chiếu thứ hai).
4/Trong nội dung phép chiếu bản đồ UTM có mặt trụ nằm ngang cắt múi chiếu 6 độ theo hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách nó 180 km.Chiếu xuyên tâm.Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng. 5/ Hình chiếu của mỗi múi chiếu UTM có các đặc điểm sau: 5a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng). 5b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang. Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng đứng và chúng vuông góc với xích đạo.
5c/ Biến dạng: + Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1). + Phần trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng âm). Kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ còn dài bằng k0 = 0,9996 chiều dài thật (trong múi loại ba độ có k0 = 0,9999). + Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra (biến dạng dương).
Kinh tuyến ở mép biên múi có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất. 5/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (oxy). 1/ Mặt qui chiếu WGS.84 và phép chiếu bản đồ UTM là cơ sở để thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS. 2/ Trên mỗi múi chiếu bản đồ UTM-WGS-84 thế giới đã thành lập một hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 như sau: 2a/- Hình chiếu xích đạo nằm ngang được chọn làm trục y, hướng sang phải là chiều dương (+).
2b/- Hình chiếu kinh tuyến giữa múi thẳng đứng được tịnh tiến song song sang bên trái 500km rồi được chọn làm trục x, hướng lên trên là chiều dương (+). 2c/- Giao điểm của hai trục trên được chọn làm gốc tọa độ 0. 2d/- Để đơn trị người ta quy ước rằng: trước mỗi tung độ y phải ghi cả số hiệu múi chiếu q. Giữa chúng (q và y) được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm (.
3/ Ưu điểm:việc thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS.84 như trên tạo cho mọi điểm thuộc Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x,y) luôn dương: 4/ Điểm A chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được hai thành phần tọa độ để định vị A là xA,yA. 5/ Ví dụ: B(xB = 2 123 456,789m, yB = 48. 6/ Nhận xét: tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (x;y) và tọa độ Trắc địa WGS-84 (B;L) có quan hệ với nhau: x = f1(B;L) (1. ĐỊNH VỊ ĐIỂM THEO HỆ QUI CHIÊU QUỐC GIA VN-2000.
Từ năm 2000 Việt Nam sử dung hệ qui chiếu VN-2000 để định vị điểm. 1/Mặt qui chiếu VN-2000. Mặt qui chiếu VN-2000 có ba đặc điểm: 1/ Hình dạng: là hình Elip khối hai trục. 2/ Kích thước:Bán trục lớn a = 6378137m.
3/ Định vị: mặt elip khối được định vị vào Trái đất sao cho phần lãnh thổ Việt Nam gần trùng nhất với mặt thủy chuẩn (gêôit), khi ấy có tổng bình phương các khoảng cách từ mặt qui chiếu VN-2000 đến mặt thủy chuẩn (gêôit) là bé nhất. Cụ thể lúc này là: 3a/Tâm của mặt qui chiếu VN.2000 không trùng với tâm của trái đất C. 3b/ Trục bé của mặt qui chiếu VN.2000 không trùng và không song song với trục quay thẳng đứng của trái đất. 3c/ Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN.2000 không trùng và không song song với mặt phẳng xích đạo của trái đất.
3d/ Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu VN.2000 không trùng và không song song với mặt phẳng kinh tuyến gốc của trái đất. 2/Hệ tọa độ địa tâm VN-2000. 1/Mặt qui chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm VN-2000 (O’X’Y’Z’). 2/ Hệ tọa độ địa tâm VN-2000 (O’X’Y’Z’) được thành lập như sau (hình 1.
Gốc của hệ tọa độ trùng với tâm O’ của mặt qui chiếu VN-2 000 (không trùng với tâm Trái đất C). 2b/ Trục Z’ của hệ tọa độ trùng với trục bé b của mặt qui chiếu VN-2 000 (không trùng với trục quay thẳng đứng của Trái đất). Hướng lên Bắc Cực là chiều dương (+). Trục X’ của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo O’của mặt qui chiếu VN.2000 với mặt phẳng kinh tuyến O của mặt qui chiếu VN-2000.
Hướng từ tâm O’ ra kinh tuyến O là chiều dương (+). Trục Y’ của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo O’ của mặt qui chiếu VN-2000 và vuông góc với trục X’. Hướng từ tâm O’ ra Đông bán cầu là chiều dương (+). 3/ Đặc điểm: ba trục O’X’, O’Y’, O’Z’ vuông góc với nhau từng đôi một.
4/ Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là XA’,YA’,ZA’ 3/ Hệ tọa độ Trắc địa VN-2000. 1/ Mặt qui chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ Trắc địa VN-2000 (B’L’H’). 2/ Hệ tọa độ Trắc địa VN-2000 (B’L’H’) được thành lập với ba mặt cơ sở là (hình 1.4): 2a/Mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng với tâm của trái đất. 2b/Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng với tâm trái đất.
2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng tâm trái đất.4 3/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu VN-2000 được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là B’,L’,H’ với ký hiệu: 3a/ H’ = AA02 ký hiệu độ cao Trắc địa VN-2000,là khoảng cách theo phương pháp tuyến kể từ điểm ấy đến mặt qui chiếu VN-2000. 3b/ B’: ký hiệu độ vĩ Trắc địa VN-2000, là góc nhọn hợp bởi pháp tuyến AA0’ với mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN-2000, có giá trị từ O đến 90 và được tính từ 8 PGS. mặt phẳng xích đạo này về hai phía Bắc bán cầu và Nam bán cầu, tương ứng gọi là độ vĩ Bắc (N) hay độ vĩ Nam (S).