Bài giảng Địa hình - Chương 1: Mở đầu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCMBỘ MÔN ĐỊA TIN HỌCBÀI GIẢNG ĐỊA HÌNHLÊ HOÀNG SƠNChương 1 MỞ ĐẦU 1.1/ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CONG QUẢ ĐẤT ĐỐI VỚI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA: bElippsoidaGeoidOĐộ dẹtROAB’BSd - d : độ dài đoạn thẳng trên mặt cầu. - S : độ dài ngang trên mặt chiếu. - R : Bán kính của mặt cầu = 6371km.Độ biến dạng về độ dài(1.1) Từ (1.1) và (1.2) ta lập các bảng sau: (1.2)d (km)∆d (cm)∆d/d101000,88211/1.220.0001/12.000d (km)q (mm)0,050,501,000,202078Độ biến dạng về độ cao:1.2 / XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐIỂM : 1. Toạ độ địa lý ( φ , λ )2. Toạ độ trắc địa ( B , L ) 3. Hệ toạ độ vuông góc phẳng 1.3 / XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐOẠN THẲNG :1. Góc phương vị 2. Góc định hướng CHƯƠNG 2BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 2.1 / ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI:2.2 / PHÂN MẢNH VÀ ĐÁNH SỐ BẢN ĐỒ:1./ Bản đồ:2./ Bình đồ:3./ Mặt cắt địa hình:4./ Tỷ lệ bản đồ: Chương 3 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA HÌNH 3.1/ KHÁI NIỆM: 3.2/ MẬT ĐỘ ĐIỂM KHỐNG CHẾ ĐỊA HÌNH: Là số lượng điểm khống chế có tọa độ và độ cao với độ chính xác cần thiết để đo vẽ địa hình trên một đơn vị diện tích của khu đo. Là một hệ thống các điểm có tọa độ (x ; y) và độ cao (H) được xác định với độ chính xác cần thiết . F = 0,87d2▲▲▲▲▲▲▲3.3/ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÁC BẬC KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG: 1/ Độ chính xác của bậc khống chế cuối cùng: 2/ Quan hệ hợp lý về độ chính xác của các bậc khống chế mặt bằng: 3/ Ước tính độ chính xác của các bậc khống chế mặt bằng:a) Lưới độc lập:b) Lưới tăng dày:Chương 4LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN4.1/ KHÁI NIỆM:Điểm nútĐiểm nútĐiểm nút▲▲▲●●●Quy địnhCấp 1Cấp 2Chiều dài tối đa của đường (km) - Đường đơn - Từ điểm gốc đến điểm nút - Nối hai điểm nútSố cạnh lớn nhất trong đường Độ dài cạnh (km):Lớn nhấtNhỏ nhấtTrung bìnhSai số trung phương đo góc:Sai số khép góc :Sai số khép tương đối giới hạn của đường ( fS /[S] ):532150,800,120,30± 5”± 10”√n1:10.000321,5150,350,080,20± 10”± 20”√n1:5.0004.2/ THIẾT KẾ LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN:1. Tìm hiểu mục đích; yêu cầu; nhiệm vụ.2. Phân tích đặc điểm; tình hình khu đo.3. Tư liệu trắc địa đã có trên khu đo.4. Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới thiết kế.5. Thiết kế sơ bộ lưới trên bản đồ.6. Ước tính độ chính xác lưới thiết kế.7. Khảo sát chọn điểm ở thực địa.8. Quy trình đo ngắm.9. Dự kiến khối lượng công việc; bố trí nhân lực.10. Phương pháp chỉ đạo thi công.11. Dự toán giá thành.4.3/ ĐO NỐI PHƯƠNG VỊ VÀ TOẠ ĐỘ:1. Đưa đường chuyền vào hệ toạ độ chung.2. Tăng cường độ chính xác.3. Bảo quản hay đánh dấu mốc.Nhằm mục đích:* Đo nối gián tiếp* Đo nối trực tiếpP3ABP1P2b1b2ββ’αα’φφ’γγ’T▲4.4/ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC KẾT QUẢ ĐO1. Tính chuyển trị đo lên mặt phẳng quy chiếu:S0 = S + ΔSH + ΔSyΔSH: Số hiệu chỉnh độ dài về mặt Elipxoid ΔSy: Số hiệu chỉnh độ dài về mặt phẳng chiếu UTM2. Đánh giá kết quả đo góc:a/ Theo sai số khép góc fβ :Hoặcb/ Theo sai số khép hướng ngang:Trong đóHoặc3. Đánh giá kết quả đo dài:a/ Theo hiệu các trị đo kép:Hệ số ảnh hưởng của sai số hệ thốngHệ số ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiênb/ Theo sai số khép hướng dọc:Hệ số ảnh hưởng của sai số hệ thốngKhi λ nhỏ ảnh hưởng không đáng kể so với diHệ số ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiênKhi λ rất nhỏ Sai số trung phương đo cạnh sẽ là:4.5/ BÌNH SAI CHẶT CHẼ ĐƯỜNG CHUYỀN ĐƠN: B (Pn+1)A (P1)P2P3βnβ1βn+1SnS1β2αđαc▲▲PnCó ba phương trình điều kiện : - Một phương trình điều kiện góc phương vị. - Hai phương trình điều kiện tọa độ.1. Lập phương trình điều kiện:(1)2. Lập và giải hệ phương trình chuẩn:(2);Đặt:Trong đó:Như vậy hệ phương trình chuẩn có dạng:(3)Đặt:N = A.B – C2Giải hệ phương trình (3) ta được:3. Tính số hiệu chỉnh:Số hiệu chỉnh lần hai cho góc:Số hiệu chỉnh cho cạnh:4. Tính toạ độ điểm đường chuyền:- Tính trị bình sai của góc và cạnh.- Tính số gia toạ độ và toạ độ điểm. Hoặc:- Tính số hiệu chỉnh cho góc phương vị.- Tính số hiệu chỉnh cho số gia toạ độ.Kiểm tra:Tính trị bình sai số gia toạ độ và toạ độ điểm.Quy trình bình sai chặt chẽ đường chuyền đơn:1. Tính sai số khép góc fβ .2. Tính số hiệu chỉnh lần thứ nhất cho các góc.3. Tính góc phương vị của các cạnh.4. Tính số gia toạ độ; toạ độ gần đúng các điểm. ( xA = 0 ; yA = 0 )5. Tính sai số khép toạ độ fx’ ; fy’ .6. Tính toạ độ trọng tâm ξi ; ηi . ( Kiểm tra [ ξ ] = 0 ; [ η ] = 0 )7. Viết các phương trình điều kiện dạng cuối cùng.8. Lập hệ phương trình chuẩn .9. Tính hệ số A,B,C và giải tìm số liên hệ Kb , Kc .10. Tính số hiệu chỉnh cạnh và lần hai cho góc .11. Tính trị bình sai của góc và cạnh .(hoặc tính số hiệu chỉnh cho góc phương vị và số gia tọa độ)12. Tính số gia toạ độ và toạ độ của các điểm .4.6/ BÌNH SAI CHẶT CHẼ ĐƯỜNG CHUYỀN DẠNG DUỖI THẲNG : 1/ Đường chuyền duỗi thẳng :Oxyx’y’B’A (P1)αđαcB (Pn+1)▲▲ut•••••Trong hệ toạ độ mới hệ phương trình điều kiện sẽ có dạng:(1)Từ (1) ta tính được :Hệ phương trình chuẩn sẽ là :(2) Giải hệ phương trình chuẩn (2) ta được :Số hiệu chỉnh của cạnh và số hiệu chỉnh lần hai của góc là :(3)Sai số hướng dọc chỉ phân phối cho cạnh.Sai số hướng ngang chỉ phân phối cho góc.Từ (3) ta nhận thấy:2/ Đường chuyền duỗi thẳng cạnh bằng nhau:Sai số hướng dọc chỉ phân phối cho cạnh.Sai số hướng ngang chỉ phân phối cho góc.Trị số tuyệt đối của số hiệu chỉnh lần hai góc đầu và cuối đường chuyền là lớn nhất, ở giữa đường là nhỏ nhất. Nửa đầu đường chuyền dấu của số hiệu chỉnh góc ngược dấu với u, nửa cuối đường chuyền có dấu cùng dấu với u, từ đó [Vβ” ] = 0 .3/ Tính sai số khép hướng dọc và hướng ngang:4.7/ BÌNH SAI LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN:Điểm nútĐiểm nútĐiểm nút▲▲▲●●●r = 3P + (Q1-1) + 2(Q2-1)rα = P + (Q1-1) ; rxy = 2P + 2(Q2-1)Trong đó:A/ Phương pháp thế trọng số tương đương:1. Các công thức tính trọng số:Trọng số góc phương vị:Đặt:Trọng số tọa độ:Hoặc dùng công thức gần đúng:2. Phương pháp tính:a/ Lưới một nútb/ Lưới có nhiều nút▲▲▲▲ABCDEFT(1)(2)(4)(5)(3)E’F’3. Đánh giá độ chính xác:Sai số trung phương trọng số đơn vị:Sai số trung phương của hàm F sau bình saiB/ Phương pháp đúng dần :▲▲▲▲●●ABCDFE(3)(1)(4)(5)(2)4.8/ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC:1/ Đường chuyền tự do:a. Dạng bất kỳb. Duỗi thẳng cạnh bằng nhau: (Pn+1)A (P1)Dn+1,1Dn+1,2▲Trong đó:2/ Sau khi hiệu chỉnh sơ bộ về góc:Dạng bất kỳViết trong hệ tọa độ trọng tâmDuỗi thẳng cạnh bằng nhau:3/ Ước tính sai số trung phương hướng dọc và hướng ngang:Dạng bất kỳ:Dạng duỗi thẳng:4/ Tiêu chuẩn của đường chuyền duỗi thẳng:5/ Đường chuyền có góc phương vị cơ sở ở giữa:▲▲αđαcαgABDạng bất kỳ:Dạng duỗi thẳng:Kết luận: đối với đường chuyền duỗi thẳng nếu ởgiữa có góc phương vị cơ sở thì sai số hướng dọckhông đổi còn sai số hướng ngang có giảm đi.6/ Đánh giá độ chính xác đường chuyền sau bình sai:▲▲αđαcABN●(1)(2)Dùng công thức tính mx , my của đường chuyền tự dođể tính sai số trung phương vị trí điểm N theo đường và (2),sau đó xác định trọng số Px , Py của điểm N. Sai số vị trí điểm tăng theo khoảng cách từ điểm đangtính đến điểm khởi đầu.Như vậy, đối với đường phùhợp, sau bình sai, điểm yếu nhất là điểm giữa đường.Phương pháp tính cũng như trên, tính từ hai đầu đến. Đối với đường chuyền duỗi thẳng có cạnh bằng nhau:Sai số trung phương vị trí điểm giữa của đường chuyền sau bình sai nhỏ hơn 2,5 lần sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền trước khi bình sai.Đánh giá độ chính xác vị trí điểm yếu nhất7/ Đánh giá độ chính xác của lưới đường chuyền:a. Phương pháp thế trọng số tương đương:Ta tính sai số trung phương vị trí điểm bất kỳ hay điểm nút cho là yếu nhất của lưới.▲▲▲▲ABCDEFG●T1T2(1)(2)(4)(5)b. Phương pháp đúng dần:4.9/ ƯỚC TÍNH CÁC SAI SỐ ĐO:1. Ước tính độ chính xác đo góc:Hoặc:Vì M = 2,5MG2. Ước tính độ chính xác đo cạnh:Một cách gần đúng ta có : [S] = n.SSai số trung phương tương đối đo cạnh sẽ là:4.10/ GIAO HỘI XÁC ĐỊNH ĐIỂM:1. Giao hội thuận:▲▲ABPSASBβAβBγa/ Công thức IUNGA: ( Phải A ; trái B )b. Công thức GAUSS:Hoặc:c. Độ chính xác:Trong đó: γ = 1800 – ( βA + βB ) Khi γ = 900 MP = min 2. Giao hội nghịch:▲▲▲ABCPβ1β2γ1γ2Đo hai góc β1 và β2 để xác định tọa độ điểm PVòng tròn qua 3 điểm A,B,C gọi là vòng tròn nguy hiểm, không bố trí điểm P nằm trên vòng tròn này.Chú ý:Sai số trung phương vị trí điểm: công thức IVANOVTrong đó:▲▲▲ABCPβ1β2γ1γ2D1D2D3S1S2S3β3CHƯƠNG 5LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO5.1/ KHÁI NIỆM:5.2/ MÁY MÓC - DỤNG CỤ TRONG ĐO CAO HẠNG III & IV:Độ phóng đại của ống kínhGiá trị khoảng chia ống thăng bằng dàiHạng III: τ” ≤ 15”/2mmHạng IV: τ” ≤ 25”/2mm5.3/ PHƯƠNG PHÁP ĐO: Tầm ngắm: hạng III : 75m → 100m ( Vx ≥ 35 ) hạng IV : 100m → 150m ( Vx ≥ 30 ) Chênh lệch tầm ngắm: - hạng III : S1-S2 ≤ 2m ; [ (S1-S2) ] ≤ 5m - hạng IV : S1-S2 ≤ 3m ; [ (S1-S2) ] ≤ 10m Trình tự đo ngắm: - Đọc số mặt đen mia sau ( 3 dây ) - Đọc số mặt đen mia trước ( 3 dây ) - Đọc số mặt đỏ mia trước ( 1 dây ) - Đọc số mặt đỏ mia sau ( 1 dây ) Chênh lệch độ chênh cao tại một trạm máy: - Hạng III : ≤ 3mm - Hạng IV : ≤ 5mm Sai số khép giới hạn: - Hạng III : - Hạng IV : Đánh giá sơ bộ độ chính xác kết quả đo:5.4 BÌNH SAI LƯỚI ĐỘ CAO:1/ Xác định trọng số:Nếu đặt:Hoặc:2/ Bình sai đường đo cao:■■●ABE(1)(2)LiL-LiTrong đó:vàTrọng số của điểm E:PE= min khi Li ( L-Li ) = maxLi ( L-Li ) = max khi Li = L/2Nghĩa là điểm yếu nhất sau bình sai là điểm giữa đường và trọng số của nó là:3/ Bình sai lưới độ cao:a. Lưới có một nút:C■DAB■■■E●L1 ; h1L2 ; h2L3 ; h3L4 ; h4Sai số khép độ cao:b. Lưới có nhiều nút:■■■■ABCDEFT●●(1)(2)(3)(4)(5)* Phương pháp trọng số tương đương:* Phương pháp đúng dần:Độ cao điểm E tính từ ba đường (1); (2) và (3)Độ cao điểm F tính từ ba đường (3); (4) và (5)* Đánh giá độ chính xác:Sai số trung phương trọng số đơn vị:Sai số trung phương độ cao điểm nút F5.5 TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT TRONG ĐO CAO HẠNG III & IV: 1/ Bố trí điểm tạm dừng:2/ Chuyền độ cao qua sông:R1R1R2R2■■■■●●●●J1J2J1J2dSdtd’Sd’tCHƯƠNG VIĐỘ CHÍNH XÁC BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 6.1 KHÁI NIỆM:1/ Yêu cầu sử dụng bản đồ.2/ Đặc điểm địa hình của khu đo.3/ Phương pháp thể hiện bản đồ.4/ Phương pháp đo vẽ bản đồ.δ ≤ 0,5mm ; δ ≤ 0,7mm mh ≤ 1/4 h khi V ≤ 20 mh ≤ 1/3 h khi V = 20 ÷ 60mh ≤ 1/2 h khi V ≥ 606.2 ĐỘ CHÍNH XÁC ĐIỂM KHỐNG CHẾ ĐO VẼ:6.3 ĐỘ CHÍNH XÁC ĐIỂM ĐỊA VẬT:1/ Tọa độ cực:2/ Phương pháp giao hội:6.4 NGUỒN GỐC SAI SỐ VỊ TRÍ ĐƯỜNG ĐỒNG MỨC:1/ Sai số về độ cao:2/ Sai số do khái quát địa hình:(mét)(mét)3/ Sai số đo vẽ vị trí mặt bằng: mvị = ± 0,7 mm mnội = ± 0,3 mm mvẽ = ± 0,2 mm6.5 SAI SỐ TRUNG PHƯƠNG ĐỘ CAO CỦA ĐƯỜNG ĐỒNG MỨC:6.6 ĐỘ CHÍNH XÁC KHI DỰA VÀO ĐƯỜNG ĐỒNG MỨC ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO:6.7 KẾT LUẬN:Vì k1 và k2 luôn ≤ 1 ; để tính toán đơn giản ta có: