Giới Thiệu Nguyên Lý Đo Cao Trong Công Tác Trắc Địa

Trong trắc địa, người ta thường áp dụng nguyên lý đo cao để xác định độ thấp, cao trên bản đồ. Ngoài đo vẽ bản đồ, đo cao cũng dùng để nghiên cứu, đo đạc công trình... Chính vì vậy mà các phép đo cần có độ chính xác đầy đủ. Đồng thời, người ta sẽ cần áp dụng các phép đo cao để đạt được hiệu quả tốt nhất.

Giới thiệu nguyên lý đo cao trong công tác trắc địa

Cơ sở lưới khống chế độ cao

Lưới thủy chuẩn phù vụ cho nhiều công tác như: độ lún bề mặt Trái Đất, xây dựng công trình tưới tiêu, nghiên cứu địa chất... Nói đến mạng lưới độ cao, ta phải nhắc tới lưới khống chế độ cao. Lưới khống chế độ cao có cơ sở là mặt thủy chuẩn gốc. Mặt thủy chuẩn gốc đặt là mặt nước biển ở trạng thái yên tĩnh, ở mức trung bình khắp trái đất. Người ta chọn mặt nước biển làm mặt thủy chuẩn cơ sở do chúng phản ánh được các hiện tượng tự nhiên tốt nhất. Chúng được ghi nhận dựa trên các dữ kiện đo độ cao.

Nguyên lý đo cao

Công tác trắc địa áp ứng dụng nhiều phương pháp đo cao như: đo lượng giác, đo bằng GPS, đo cao thủy tĩnh...

>> Xem thêm: Góc Phương Vị Và Ứng Dụng Trong Trắc Đạc

Phương pháp đo cao hình học

Một điểm trên mặt đất liền được xác định bằng tọa độ kinh vĩ. Còn thủy chuẩn được lấy cơ sở là mặt nước biển như đã nói ở trên. Mặt nước biển bao quanh trái đất kéo dài qua các lục địa và hải đảo tạo thành mặt cong kín.

1. Nguyên lý đo cao hình học

Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến đề đo các mạng lưới độ cao nhà nước. Thông thường, người ta thực hiện phép đo cao hình học bằng máy thủy bình.

Nguyên lý đo cao hình học sử dụng tia ngắm nằm ngang, song song với mặt thủy chuẩn đi qua điểm đo. Hay nói cách khác, tia ngắm song song với trục ống thủy dài. Việc ngắm này có tác dụng để tính iệu số độ cao giữa 2 điểm đặt mia. (Tham khảo trong hình minh hoạ: số đọc x trên mia vị trí A và số đọc y trên mia B)

Chênh cao giữa 2 vị trí A và B được tính bằng hiệu số của x và y:

h_AB = x - y

2. Phương pháp xác định độ chênh cao

Có hai phương pháp để xác định chênh cao: "đo thủy chuẩn từ giữa" và "đo thủy chuẩn phía trước"

1.1. Đo thủy chuẩn từ giữa

Đo thủy chuẩn từ giữa thì đặt thiết bị ở giữa 2 điểm đo. Ta xét phép đo trong phạm vi nhỏ, coi mặt thủy chuẩn là bề mặt nằm ngang. Đặt tia ngắm thẳng và song song với mặt thủy chuẩn gốc. Độ cao một điểm chính là chiều thẳng đứng theo phương của dây dọi. Các trục đứng của máy  là mia đều đặt theo dây dọi. Đặt giá trị chênh cao của hai vị trí A và B là h_AB (h_AB = chiều cao của A - chiều cao của B).

Đặt 2 mia lần lượt tại hai điểm A và B. Mia đặt ở A là mia sau còn mia còn lại là mia trước. Sau khi hoàn thành hiệu chỉnh để đưa trục ngắm về vị trí nằm ngang. Hướng ống ngắm về mia sau (đặt ở vị trí B) và dựa vào chỉ giữa (ngang) của lưới chỉ chữ thập đọc số đọc ký hiệu là "x". Với hướng ống kính với mia trước (ở vị trí A), số đọc ký hiệu là "y". h_AB được xác định bằng hiệu của x và y. Kết quả mang dấu (-) khi điểm B thấp hơn A.
Trong trường hợp A và B có khoảng cách quá lớn hoặc do độ dốc lớn khiến h_AB quá lớn. Chúng ta sử dụng phương pháp đo thuỷ chuẩn trước.

1.2. Phương pháp đo thuỷ chuẩn trước

Đo thủy chuẩn phía trước thì để máy tại 1 vị trí, vị trí còn lại đặt mia. Ta phải bố trí nhiều trạm máy thì h_AB có giá trị là tổng các h_i của n trạm.

Đặt máy ở vị trí M (có độ cao đã được xác định). Lúc này cần xác định đo cao các điểm lân cận khác. Chúng ta sẽ đặt mia tại một điểm N cần đo. Hiệu chỉnh xong bọt thuỷ của máy, ta đọc được số đọc của máy là y và tính độ chênh cao của h_MN

h_MN = i_m - y

Chiều cao của N = (Chiều cao đã biết tại điểm M + i_m) - y

Đây là phép đo đơn giản và có độ chính xác cao. Đây là ưu điểm của nguyên lý đo cao hình học. Nhờ vậy mà đây là nguyên lý được áp dụng nhiều nhất khi khảo sát và đo đạc.

Phương pháp đo cao lượng giác

Khác với nguyên lý đo cao hình học, người khảo sát sẽ cần dùng tới máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc điện tử để đo đạc.

1. Lý thuyết về nguyên lý đo cao lượng giác

Nguyên lý này dựa vào mối tương quan hàm lượng giác trong hình học tam giác. Những tia ngắm nghiêng tại thành tam giác giúp xác định khoảng cách hai điểm bị chênh cao. Ứng dụng công thức lượng giác để tính ra độ chênh cao. Phép đo này cực kỳ phù hợp khi khảo sát tại những vùng có địa hình phức tạp. Người ta thường dùng máy toàn đạc hoặc máy kinh vĩ để hỗ trợ đo đạc.

2. Cách tính độ chênh cao

Đầu tiên, đặt 2 điểm A và B là vị trí cần xác định độ chênh cao. Đặt máy kinh vĩ ở vị trí A, hiệu chỉnh xong máy thì hướng máy lên tiêu dựng vuông góc tai điểm B. Chiều dài tiêu đặt là l_t

Tiến hành đọc góc nghiêng trên bàn độ đứng. Ta đo ở hai vị trí bàn độ  trái và bàn độ phải. Sau đó tiến hành đo chiều cao của máy AJ = i_m  .

Từ hình vẽ ta có :

h_AB = h^’ + i_m – l_t

• Nếu tính cả ảnh hưởng của độ cong trái đất và chiết quang của tia ngắm f = 0,42S²/R thì :

h_AB = h^’ + i_m – l_t + f

• Nếu đo được góc đứng V và khoảng cách ngang S thì

h^’= StgV

Khi đó:

h_AB = StgV + i_m – l_t + f

• Nếu ta đo được góc thiên đỉnh Z và khoảng cách ngang S thì:

h_AB = ScotgZ + i_m – l_t + f

• Nếu khoảng cách ngang S < 300m thì có thể bỏ qua số cải chính f.

Trong khi đo vẽ chi tiết, để đơn giản việc tính toán người ta đặt chiều cao gương bằng chiều máy (l_t = i_m).

Khi đó :

h_AB = StgV

Để xác định độ chênh cao h_AB chính xác, ta cần xác định đúng các giá trị của S, V, i_m , l_t , f. Tuy nhiên, trong trường hợp mà khoảng cách không đến 300m, có thể không sử dụng tói đại lượng f. Nếu dùng thước thép đo i_m và xác định l_t với độ chính xác < ± 1cm thì cũng có thể bỏ qua được sai số m_i , m_l . Nghĩa là độ chính xác m_h chỉ còn phụ thuộc vào m_v và m_s .

Nguyên lý đo cao sử dụng áp kế

Do tính chất về áp suất ở từng độ cao: càng lên cao thì áp suất càng giảm. Ta có thể lợi dụng tính chất này để thực hiện tính độ cao. Đo áp suất không khí chênh lệch tại hai điểm cần xác định. Bằng cách sử dụng áp kế, người ta có thể tính toán được độ chênh cao.

Nguyên lý đo cao dựa theo lý thuyết hai bình thông nhau

Nguyên lý hai bình thông nhau có đặc tính là mặt thoáng trong hai bình thông nhau luôn cao bằng nhau. Người ta dùng máy đo cao thủy tĩnh để xác định giá trị chênh cao giữa hai điểm. Phương pháp này thường được ứng dụng để đo khoảng cách 2 điểm gần nhau. Nguyên lý đo cao này không có độ sai lệch đáng kể nên được ứng dụng trong trắc địa công trình.

Đo cao dựa theo tính chất của vô tuyến điện

Người ta chế tạo thiết bị đo khoảng cách giữa bộ phát sóng và bộ dội lại. Thiết bị này ứng dụng theo tính chất phản xạ của sóng âm, sóng điện từ, sóng ánh sáng. Thiết bị sẽ xử lý và cho ra kết quả là độ chênh cao giữa hai điểm.

>> Xem thêm: Hệ Tọa Độ Trong Trắc Địa Và Cách Chuyển Hệ Tọa Độ Về VN2000

Đo cao cơ học

Thiết bị đo chênh cao gắn trên xe ghi lại các chuyển động cơ học bằng số hoặc đồ thị. Chúng được tạo ra từ tính chất giữa nguyên lý truyền độ cơ học theo phương ngang và dao động của con lắc.

Tuy nhiên phương pháp này cũng phụ thuộc nhiều vào địa hình và địa vật. Các yếu tố như dụng cụ đo, thiết bị cũng đóng vai trò quan trọng cho kết quả đo.

Kết luận

Công ty TNHH thương mại & công nghệ Trắc Địa Thái Dương là đơn vị hàng đầu trong việc cung cấp các dịch vụ trắc đạc (đo đạc hiện trạng vị trí, đo đạc khảo sát địa hình, tư vấn pháp lý). Ngoài ra, Trắc Địa Thái Dương còn cung cấp các thiết bị phục vụ công tác trắc địa như máy GPS GNSS RTK với giá tốt, đảm bảo chất lượng.Mọi thông tin liên hệ:CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA THÁI DƯƠNG

• Địa chỉ: 349 Lương Thế Vinh, P. Trung Văn, Q. Nam Từ Liêm, Hà Nội

• Hotline: 0904193788

• Fanpage: Trắc Địa Thái Dương

• Email: tracdiathaiduong@gmail.com