Tài liệu Trắc Địa Cơ Sở

  Trắc địa là môn khoa học nghiên cứu về hình dạng kích thước trái đất về các phương pháp đo đạc và biểu thị bề mặt quả đất dưới dạng bản đồ và số liệu. 
  Trắc địa được chia ra làm nhiều chuyên ngành khác nhau như trắc địa cao cấp, trắc địa địa hình địa chính, trắc địa ảnh, trắc địa công trình, bản đồ... mỗi ngành có một chức năng riêng. 
  Trắc địa tham gia tất cả các giai đoạn khi xây dựng công trình từ khảo sát, thiết kế, thi công và dõi độ ổn định của công trình khi công trình đưa vào sử dụng. 
 Môn học trắc địa giới thiệu những kiến thức cơ bản và cần thiết về ngành trắc địa trong lĩnh vực xây dựng cơ bản.

Các loại sai số, tiêu chí đánh giá độ chính xác kết quả đo

1.7. Tính toán trắc địa.

1.7.1. Các loại sai số trong đo đạc.

a) Sai số sai lầm.

Sai số sai lầm là do người đo thiếu cẩn thận trong khi đo, hoặc kỹ thuật đo không bảo đảm. Sai số này thường có giá trị tương đối lớn.

- Khắc phục: đổi người đo

b) Sai số hệ thống:

Là những sai số do độ chính xác của máy và không bảo đảm hoặc do thói quen, thị lực của người đo.

Sai số hệ thống thường có dấu và giá trị không đổi.

Sử dụng bản đồ địa hình

1.6. Sử dụng bản đồ địa hình.

1.6.1. Xác định tọa độ của một điểm ở trên bản đồ.

Để xác định tọa độ vuông góc x, y hoặc tọa độ địa lý ϕ, λ của một điểm, phải dựa vào lưới tọa độ đã kẻ ở ngoài khung tờ bản đồ.

Ví dụ xác định tọa độ điểm A được xác định như sau: trước hết dựa vào lưới ô vuông trên bản đồ để đọc lấy tọa độ điểm M ở góc Tây - Nam của ô vuông chứa điểm A. Từ A, hạ 2 đường vuông góc xuống 2 cạnh ô vuông. Dùng compa đo và thước tỷ lệ đo lấy các gia số tọa độ Δx, Δy; vậy tọa độ điểm A là:

Bản đồ địa hình

1.5.  Bản đồ địa hình 

1.5.1. Khái niệm và phân loại bản đồ địa hình

a) Khái niệm

  “Bản đồ là hình chiếu thu nhỏ, tương đối chính xác của một khu vực hay toàn bộ bề mặt Trái Đất lên mặt phẳng tờ giấy theo một nguyên tắc chiếu hình bản đồ nhất định có kể đến ảnh hưởng độ cong Trái đất”. Tùy theo nội dung thể hiện mà bản đồ được chia ra thành: bản đồ địa lí chung và bản đồ chuyên đề. Bản đồ địa lí chung là loại bản đồ thể hiện một cách đồng đều tất cả các yếu tố địa lí trên bề mặt đất (cả các yếu tố tự nhiên và yếu tố kinh tế - xã hôi ), không lựa chọn nội dung ưu tiên thể hiện, bản đồ chuyên đề là loại bản đồ chỉ đi sâu thể hiện một hoặc một vài yếu tố. Bản đồ địa hình nằm trong nhóm bản đồ địa lí chung...

Định hướng đường thẳng, bài toán thuận và nghịch trong trắc địa

1.4. Định hướng đường thẳng.

1.4.1. Khái niệm.

Định hướng một đường nào đó là xác định góc hợp bởi đường đó với một đường khác đã được chọn làm gốc.

Trong  trắc địa,  hướng gốc  được chọn có thể là kinh tuyến thực, kinh tuyến trục của múi , kinh tuyến từ.

Hệ tọa độ vuông góc phẳng

1.3.1. Khái niệm về phép chiếu hình bản đồ

Phép chiếu hình bản đồ là quy tắc toán học quy định phương pháp chuyển các yếu tố nội dung ở trên mặt Elipxoit (hay mặt cầu) lên mặt phẳng bản đồ. Đây là một phép ánh xạ không hoàn hảo vì một mặt cầu không bao giờ có thể trải thành một mặt phẳng, vì vậy luôn tồn tại các sai số khác nhau. 

Có nhiều loại phép chiếu bản đồ:

- Phép chiếu hình phương vị

- Phép chiếu hình nón.

- Phép chiếu hình trụ.

Hệ quy chiếu trong trắc địa

1.2.1. Khái niệm

Do bề mặt tự nhiên của Trái đất là vô cùng phức tạp nên trên phạm vi toàn hành tinh, từng châu lục, từng khu vực và từng quốc gia đều phải sử dụng một hệ quy chiếu toạ độ, độ cao riêng phù hợp với phạm vi lãnh thổ của mình và một hệ thống điểm toạ độ – độ cao có mật độ phù hợp để làm cơ sở cho công tác trắc địa. Như vậy ở đây có 2 khái niệm cần phân biệt rõ đó là: Hệ quy chiếu toạ độ, độ cao (sau này gọi tắt là hệ quy chiếu) và hệ thống các điểm toạ độ và độ cao (sau này gọi tắt là lưới Trắc địa) trong hệ quy chiếu đó.

Hình dạng và kích thước của Trái đất

1.1.1  Hình dạng

Ngay từ thế kỷ IX trước Công nguyên, những người theo trường phái Pitago đã cho rằng Trái Đất có dạng hình cầu nhưng không nêu được chứng cứ. Đến năm 340 trước Công nguyên, Arixtốt, trong cuốn "Về bầu trời" đã đưa ra những  luận chứng chứng minh Trái Đất có hình cầu.

Ngày nay, khoa học hiện đại đã đo đạc và chứng minh được Trái đất có dạng hình tựa cầu, chịu tác động bởi 2 lực:

Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ ô vuông Gauss-Kruger và hệ tọa độ phẳng quốc gia

Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ ô vuông Gauss-Kruger:

    Phép chiếu Gauss là phép chiếu Mercator trụ ngang. Theo phép chiếu này mặt cầu Trái Đất được chia ra 60 vùng khác nhau và đánh số từ 1 đến 60. Kinh tuyến gốc cho tất cả các vùng là kinh tuyến giới hạn phía tây của vùng đầu tiên, kinh tuyến này đi qua Greenwich. Kinh tuyến giữa của một vùng được coi là kinh tuyến trục vùng đó. Đối với mỗi vùng nếu ta để một hình trụ ngang ngoại tiếp tuyến với kinh tuyến trục và lấy tâm chiếu là tâm quả cầu để chiếu nên mặt trụ thì khi khai triển mặt trụ thành mặt phẳng thì sẽ giữ được các đặc tính của phép chiếu như bảo toàn về góc (đồng dạng), kinh tuyến trục thành đường thẳng và xích đạo là đường nằm ngang vuông góc với kinh tuyến trục của mỗi múi. Hệ tọa độ GaussưKruger được thiết kế như sau: dùng kinh tuyến trục và đường xích đạo là hai trục vuông góc với nhau và giao của chúng là tọa độ gốc.

Hệ lưới chiếu UTM

    Hệ lưới chiếu UTM có cơ sở là phép chiếu Mercator do cục địa chất Mỹ xây dựng đầu tiên cho một loạt các bản đồ ở vùng vĩ độ 80 độ nam đế 84 độ bắc, có phối hợp kiểm tra bằng hệ thống đo đạc nổi toàn năng theo cực (Universal Polar Stereographic - UPS)

Toạ độ địa lý

    Trong hệ thống toạ độ lưới, vị trí của một nơi trên bề mặt trái đất được xác định vào khoảng cách đến xích đạo và đường kinh tuyến chính. Phương Bắc địa lý (cực Bắc) được xác định là điểm cuối phía Bắc của trục quay trái đất và tương tự như vậy điểm Nam là điểm cuối trục quay trái đất. Xích đạo là nơi tập hợp các điểm tạo nên. Là cơ sở để đo vị trí của các điểm ở hai hướng Đông và Tây. Nửa bán cầu phía đông của kinh tuyến chính, còn phần Tây bán cầu là ở phía Tây. Kinh độ của một điểm bất kỳ được đo bởi khoảng cách góc giữa xích đạo và điểm thứ hai tương ứng có cùng vĩ độ và nằm ở kinh tuyến chính.

Phân loại hệ thống tọa độ

  *Tọa độ địa lý là tọa độ mà mặt cầu được định vị bởi trục ngang x là vĩ độ bằng  các đường song song với xích đạo Trái Đất và  trục đứng là các đường kinh độ bằng các đường tròn qua hai cực Bắc và Nam Trái Đất. Tọa độ địa lý đo bằng giá trị góc là độ, phút, giây. Trục tọa độ đường gốc được dùng là đường tròn kinh tuyến qua Greenwich. Trục tọa độ ngang là đường xích đạo. Vị trí của một điểm bất kỳ nào trên bề mặt cầu Trái Đất được đo bằng hai giá trị kinh độ - góc tạo bởi bán kính Trái Đất tại điểm đó và kinh tuyến Greenwich, và vĩ độ đến góc của bán kính Trái Đất tại điểm đó với mặt phẳng qua tâm Trái Đất và đường xích đạo.

Viết chương trình bình sai gián tiếp lưới mặt bằng bằng ngôn ngữ C - Phần 3

(Tiếp tục)

V. Chương trình chính

Ø  Chương trình đọc dữ liệu từ file có tên là: “Luoido.txt”. Sau khi xử lý tính toán xong thì xuất dữ liệu ra một file có tên là: “ketqua.txt”.

int choan(int sdmoi)

{

     return 2*sdmoi;

}

Viết chương trình bình sai gián tiếp lưới mặt bằng bằng ngôn ngữ C - Phần 2

(Tiếp tục)

III. Tổ chức dữ liệu

 

Viết chương trình bình sai gián tiếp lưới mặt bằng bằng ngôn ngữ C - Phần 1

Trắc địa là một nghành khoa học chuyên nghiên cứu về hình dạng, kích thước quả đất, về các phương pháp đo đạc và biểu thị bề mặt quả đất dưới dạng bản đồ và số liệu. Khi ta xử lý các số liệu đo nếu bằng sức người thì mất rất nhiều thời gian và độ chính xác không được cao. Với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin thì ta không còn bận tâm điều đó nữa. Việc tính toán đó được lập trình thành các chương trình và chúng xử lý. Hiện tại có rất nhiều ngôn ngữ lập trình như: Pascal, C, C++,VC++, VB, C#…thì chúng ta có thể dễ dàng lập trình những chương trình cơ bản trong trắc địa để tiện khi tính toán.

Lập trình các bài toán trắc địa cơ bản bằng C++

Trong trắc địa có các bài toán cơ bản sau là: Đổi Độ ra Radian & ngược lại, Giải bài toán trắc địa thuận, Giải bài toán trắc địa nghịch, Tính toạ độ điểm I là điểm của một tam giác biết toạ độ hai điểm còn lại, Tính toạ độ của điểm giao hội nghịch, Tính toạ độ điểm giao hội cạnh. Những bài toán này ta dễ dàng lập trình thành một ứng dụng để tiện tính toán. Sau đây giới thiệu cách viết ứng dụng với C++.