CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý luận về vấn đề nghiên cứu 1.1 Tổng quan về trắc địa 1.1 Khái niệm Trắc địa là môn khoa học về trái đất có nhiệm vụ xác định hình dạng và kích thước của quả đất và thể hiện một phần bề mặt trái đất dưới dạng bản đồ, bình đồ mặt cắt. - Thuật ngữ “trắc địa” theo tiếng Hy Lạp cùng nghĩa “Phân chia đất đai”. Hiện nay ngành trắc địa được chia ra các ngành chính sau: * Trắc địa cao cấp: Nghiên cứu hình dạng kích thước quả đất, xây dựng mạng lưới toạ độ độ cao quốc gia có độ chính xác cao làm cơ sở cho các ngành chuyên môn khác. * Trắc địa địa hình: Nghiên cứu đo vẽ các yếu tố địa vật, dáng đất và cách biểu thị chúng lên mặt phẳng dưới dạng bản đồ.
* Trắc địa ảnh: Nghiên cứu các phương pháp chụp ảnh bề mặt đất để thành lập bản đồ. * Trắc địa công trình: Chuyên nghiên cứu thiết kế thi công, theo dõi biến dạng các công trình xây dựng. * Chế in bản đồ : Có nhiệm vụ biên tập và chế in các loại bản đồ dựa vào kết quả đo vẽ ở thực địa. * Trắc địa vũ trụ: Cung cấp các số liệu đo đạc về các hành tinh trong vũ trụ cho các ngành có liên quan.
* Máy và dụng cụ trắc địa: Nghiên cứu chế tạo các loại máy, dụng cụ trắc địa.2 Ứng dụng trắc địa - Trắc địa trong công trình xây dựng nhà cao tầng. Công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng là bố trí trên thực địa các hệ trục của nhà; trong đó trục chính, trục phụ, trục cơ bản, trục ngang và trục dọc là cơ sở ` 3 để tiến hành bố trí chi tiết công trình. Đầu tiên dựa vào điểm khống chế trắc địa hoặc các địa vật rõ nét tiến hành bố trí trục chính, trục phụ và trục cơ bản của nhà; sau đó từ các trục này bố trí các trục dọc, trục ngang để định vị các điểm chi tiết công trình. Chuyển độ cao lên sàn, hoàn công công trình xây dựng.
- Trắc địa trong thành lập bản đồ địa hình,bản đồ địa chính: Công tác trắc địa trong thành lập bản đồ địa hình. Thể hiện các địa vật địa hình như: nhà ,đường, trụ điện, kênh, mương,….) thể hiện độ cao địa hình dáng đất để biết được hình dáng của khu vực đo để phục vụ cho công tác thiết kế kỹ thuật đưa ra phương án cho thi công công trình. + Công tác trắc địa trong thành lập bản đồ địa chính. Thể hiện được tất cả các yếu tố để thể hiện thành một tờ bản đồ địa chính như: Địa giới hành chính và mốc giới hành chính các cấp, Ranh giới thửa đất, Hệ thống giao thông, Yếu tố thủy văn, Nhà và các công trình xây dựng khác, Các địa vật độc lập, định hướng, Mốc giới và chỉ giới quy hoạch, Yếu tố địa hình.
Để thành lập nên một tờ bản đồ địa chính để phục vụ cho công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho các hộ dân. - Trắc địa trong thủy lợi thủy điện. + Trong xây dựng các công trình thủy lợi thủy điện, công tác trắc địa cần thiết cho cả ba giai đoan: khảo sát thiết kế, thi công, quản lý và khai thác sử dụng công trình.Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, trắc địa cung cấp cho bộ phận chuyên môn bản đồ và mặt cắt địa hình tỷ lệ các loại theo từng giai đoạn. + Giai đoạn thiết kế, cung cấp các loại bản đồ tỷ lệ 1/2000, 1/1000 ở khu vực xây dựng các công trình đầu mối và bản đồ tỷ lệ 1/25.000 ở toàn vùng xây dựng để xác định biên giới vùng ngập nước, các công trình giao thông thủy, các công trình phòng vệ, nuôi nuôi trồng thủy sản.
+ Trong giai đoạn thi công, tương ứng với tiến độ xây dựng công trình, công tác trắc địa thực hiện việc tính toán số liệu và bố trí công trình trên mặt đất theo đúng thiết kế đã được phê duyệt. Trong giai đoạn quản lý và khai thác sử dụng, công tác trắc địa tiếp tục quan trắc biến dạng công trình cho đến khi công trình thực sự ổn định. Trắc địa trong công tác cầu đường. ` 4 + Trên hướng tuyến đã định vị tiến hành đo đạc và thu thập các số liệu phục vụ cho công tác thiết kế kỹ thuật theo tuyến gồm: đo trắc dọc theo tim tuyến và trắc ngang tuyến đường, đo bình đồ tuyến, điều tra và đo nối những vùng có liên quan vào tuyến.
Trong giai đoạn này yêu cầu số liệu phải chính xác và đầy đủ. + Để tiến hành công tác đào đắp cần phải bố trí mặt cắt ngang thi công mà nội dung là đánh dấu trên thực địa vị trí mặt bằng và độ cao các điểm đặc trưng của mặt cắt như : tim đường, mép đường, rãnh thoát nước, chân nền đắp. Trên các đọan thẳng khoảng cách giữa các mặt cắt ngang từ 20 ~ 40m, các đoạn cong từ 10-20m theo hướng bán kính của đường cong. + Công tác trắc địa trong dư án cấp thoát nước.
Đo vẽ trắc địa ,thành lập bản đồ địa hình, từ đó nắm bắt độ cao, độ dốc, độ sâu của các tuyến đường để tiến hành thiết kế đo đạc khảo sát xây dựng hệ thống cấp và thoát tuyến nước thải. Tổng quan tình hình trắc địa trong nước và trên thế giới. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Từ những năm 60 thế kỷ 20 cơ quan Hàng Không và Vũ Trụ (NASA) cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hện thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT.
Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên lý Doppler. Hệ TRANSIT được bắt đầu ứng dụng trong trắc địa. Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và giá trị của hệ TRANSIT. Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigationtechnoty Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS mẫu “Block I”.
Từ những năm 1978 – 1985 có 11 vệ tinh Block I đã được phóng lên quỹ đạo. Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đã hết hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thứ II bắt đầu sau đó khoảng 8 năm. Sau giai đoạn này 24 vệ tinh này đã triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng 55 độ so với mặt phẳng xích đọa trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp xỉ 12.
Loại vệ tinh Block II đầu tiên bắt đầu phóng vào năm 1995. Cho đến nay đã có 27 vệ tinh của hệ ` 5 thống GPS đang hoạt động trên quỹ đạo. Trung Quốc cũng hòa nhập một cách nhanh chống với hàng loạt các vệ tinh được phóng lên. Hệ thống định vị Bắc Đẩu, hệ thống đầu tiên được gọi là “Bắc Đẩu 1” bao gồm 3 vệ tinh và có giới hạn bao trả và các ứng dụng.
Nó đã được cung cấp dịch vụ chuyển hướng chủ yếu cho các khách hàng ở Trung Quốc và từ các vùng lân cận từ năm 2000. Thế hệ thứ hai của hệ thống, được gọi là Compass hay “Bắc Đẩu 2”, sẽ là một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu bao gồm 35 vệ tinh, vẫn còn đang được tạo dựng. Nó đã hoạt động với phạm vi toàn Trung Quốc trong tháng 12 năm 2011. Theo kế hoạch hệ thống sẽ cung cấp dịch vụ cho khách hàng trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương vào năm 2012 và các hệ thống toàn cầu sẽ được hoàn thành vào năm 2020, sau khi sở hữu 35 vệ tinh.
Các nhà thiết kế chính của hệ thống định vị Bắc Đẩu là Tôn Gia Đống. Bắc Đẩu tương thích với hệ thống định vị GPS của Mỹ, hệ thống Galileo của châu Âu và hệ thống GLONASS của Nga. Nó cho phép người sử dụng định vị chính xác trong phạm vi 10 m, đo tốc độ từ 200 cm/giây trở lên và cung cấp thông tin về thời gian với sai số chỉ là 2 phần trăm triệu giây. Nhận xét: Đầu tiên mục đích sử dụng chính của hệ thống định vị GPS là phục vụ cho mục đích quân sự.
Về sau công nghệ đã được phát triển và được phép sử dụng cho mục đích dân sự, nhờ đó công nghệ được phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn với nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong lĩnh vực biên tập thành lập bản đồ địa chính. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Ở Việt Nam, ngay từ năm 1989, Liên hiệp Khoa học Sản xuất Trắc địa Bản đồ, thuộc Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (tiền thân của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam) đã đưa vào sử dụng 3 máy Trimble 4000-ST để phục vụ xây dựng mạng lưới tọa độ Nhà nước, và độ cao địa chính. Đến tháng 12/2004, Cục đã hoàn thành lưới địa chính cơ sở phủ trùm toàn quốc (lưới tọa độ hạng III), và bộ bản đồ địa hình cơ bản 1/50.000 trong Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia VN2000. Nhằm nâng cao độ chính xác định vị trên lãnh thổ Việt Nam, Cục Đo đạc, Bản ` 6 đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đã và đang triển khai “Dự án xây dựng hệ thống trạm Hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) cố định ở Việt Nam”.
Dự án triển khai trong các năm 2016-2019 với mục đích triển khai trải đều trên cả nước 65 trạm, với khoảng cách từ 50-80km/trạm, và một trung tâm điều khiển và xử lý dữ liệu đặt tại Cục. Công nghệ GPS hiện nay ở Việt Nam phát triển vô cùng mạnh mẽ, từ chỗ chỉ có một vài đơn vị lớn của Nhà nước được trang bị công nghệ GPS ban đầu ở những năm 1990, cho đến nay hầu hết các đơn vị đo đạc khảo sát các ngành, các tỉnh ở Việt Nam đã được trang bị, ứng dụng công nghệ GPS. Ngoài ngành đo đạc, khảo sát, công nghệ GPS đã mang lại ứng dụng vô cùng đa dạng cho xã hội như dẫn đường, định vị trên biển, du lịch, giao thông thuỷ bộ, hàng hải. điều đó chứng tỏ công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn cho cho toàn xã hội nói chung và ngành đo đạc biên tập thành lập bản đồ địa chính nói riêng.
Công tác trắc địa khảo sát địa hình tại dự án.