Chương 1: Trái đất và biểu thị mặt đất

Chia sẻ: Nguyễ Bá Nhi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

228
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bề mặt trái đất có diện tích S ≈ 510,2 triệu km2. Nó là mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao nhất tới 8882m (đỉnh Hymalaya), chỗ thấp nhất -11032m (hố Marian ở Thái Bình Dương, gần Philipin) Trong đó: Đại dương chiếm 71% Lục địa chiếm 29%. Đầu thế kỷ 20, người ta đưa ra lý thuyết quả đất có hình Geoid và dùng mặt này để biểu thị bề mặt quả đất Mặt Geoid là mặt nước biển trung bình yên tĩnh, kéo dài xuyên qua các lục địa hải đảo làm thành một mặt cong khép kín được gọi là mặt Geoid (Hay còn gọi là mặt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 1: Trái đất và biểu thị mặt đất

§1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI Đ ẤT 1.1.1 Hình dạng Bề mặt trái đất có diện tích S ≈ 510,2 triệu km2. Nó là mặt gồ ghề, lồi lõm; chỗ cao nhất tới 8882m (đỉnh Hymalaya), chỗ thấp nhất -11032m (hố Marian ở Thái Bình Dương, gần Philipin) Trong đó: Đại dương chiếm 71% Lục địa chiếm 29% Đầu thế kỷ 20, người ta đưa ra lý thuyết quả đất có hình Geoid và dùng mặt này để biểu thị bề mặt quả đất Mặt Geoid là mặt nước biển trung bình yên tĩnh, kéo dài xuyên qua các lục địa hải đảo làm thành một mặt cong khép kín được gọi là mặt Geoid (Hay còn gọi là mặt thủy chuẩn lục địa, mặt nước gốc trái đất)
Mặt Geoid có đặc tính: + Mặt Geoid không phải là mặt toán học + Tại mỗi điểm trên mặt Geoid đều vuông góc với phương của đường dây dọi tại điểm đó. 1.1.2 Kích thước. Do mặt Geoid không phải là mặt toán học, nên khi tính toán chúng ta phải dùng bề mặt khác với no,ù là một mặt toán học gần trùng với mặt Geoid, đó là mặt Elipxoid trái đất. Để xác định kích thước của trái đất người ta đưa ra khái niệm mặt Elipxoid Mặt Elipxoid Trái đất là mặt elipxoid tròn xoay thay thế cho mặt Geoid. Và thoả mãn:
- Tâm Elipxoid trùng với tâm Geoid - Mặt phẳng xích đạo Elipxoid trái đất trùng với mặt phẳng xích đạo Geoid - Thể tích Elipxoid trái đất = thể tích Geoid - Tổng bình phương chênh cao từ mặt Elipxoid tới mặt Geoid là nhỏ nhất ([h2] =min) Đặc điểm của Elipxoid: - Elipxoid trái đất là một mặt biểu diễn được bằng phương trình toán học và mọi tính toán Trắc địa (tọa độ) thực hiện trên mặt này (Mặt quy chiếu) - Tại mỗi điểm, bề mặt Elipxoid luôn vuông góc với phương pháp tuyến. Lưu ý: Phương pháp tuyến khác phương dây dọi (vì mặt Geoid khác mặt Elipxoid)
+ Bán trục lớn (bán kính lớn): a + Bán trục nhỏ (bán kính nhỏ): b + Độ dẹt a −b α= a 2 2 2 X Y Z + 2 + 2 = 1. b a 2 a b Geoid a O Elpxoid
Tác giả Quốc Năm Bán trục Bán trục Độ dẹt gia lớn a (m) nhỏ b (m) Delambre Pháp 1800 6.375.653 6.356.564 1:334,0 Everest Anh 1830 6.377.276 6.356.075 1:300,8 Bessel Đ ức 1841 6.377.397 6.356.079 1:299,2 Clark Anh 1980 6.378.249 6.356.515 1:293,5 Krasovski Nga 1940 6.378.388 6.356.863 1:298,3 WGS84 Mỹ 1984 6.378.137 6.356.752, 1:298,257 3
§1.2 CÁCH BIỂU THỊ MẶT ĐẤT 1.2.1 Khái niệm Trong trắc địa, để tiện cho việc thiết kế kỹ thuật, người ta đã tìm cách biểu diễn bề mặt trái đất lên mặt phẳng tờ giấy. Phương pháp này cho phép chúng ta thu nhỏ bề mặt trái đất với độ chính xác cần thiết.
Vì bề mặt trái đất là bề mặt tự nhiên vô cùng phức tạp, vì vậy để biểu diễn lên mặt phẳng ta phải chiếu bề mặt trái đất lên mặt Elipxoid hoặc mặt cầu rồi thu nhỏ mặt cầu trái đất theo tỷ lệ mong muốn. Bằng phép chiếu xuyên tâm ta tiếp tục chiếu hình cầu trái đất lên mặt trụ, mặt nón,… theo các phương pháp khác nhau. Sau đó cắt mặt trụ, mặt nón,… theo một đường sinh được chọn trước và trải ra mặt phẳng. Phương pháp chiếu này làm cho bề mặt quả đất bị biến dạng. Sự biến dạng phụ thuộc vào điểm chiếu và các điểm trên mặt đất cũng như phương pháp chiếu.
1.2.2 Định vị các điểm trên mặt đất Vị trí không gian các điểm trên mặt đất được xác định bằng 2 yếu tố: 1. Toạ độ địa lý (ϕ , λ ) hoặc toạ độ vuông góc phẳng (x, y) trên mặt quy chiếu Elipxoid 2. Độ cao của điểm so với mặt Geoid Để xác định vị trí các điểm A,B,C trong không gian ta chiếu chúng xuống mặt Geoid theo phương dây dọi ta được các điểm a, b, c.
Trong trường hợp biểu diễn bề mặt trái đất trong một phạm vi không lớn, với yêu cầu độ chính xác không cao chúng ta không chiếu bề mặt trái đất lên mặt cầu mà chiếu trực tiếp lên mặt phẳng B A C b a c P
§1.3 HỆ TOẠ ĐỘ ĐỊA LÝ Trong toán học cũng như trong trắc địa, để xác định toạ độ của một điểm, chúng ta cần xác định quan hệ giữa điểm đó với một hệ trục được chọn làm gốc. P O ϕM Q Q1 λM đạ o xích P1
Để xác định toạ độ địa lý của một điểm trên bề mặt trái đất, Giả sử phương pháp tuyến trùng với phương dây dọi và mặt Geoid trùng với mặt Elipxoid tròn xoay của trái đất. Các yếu tố được chọn làm gốc trong hệ toạ độ địa lý như sau: - Tâm O của trái đất được chọn làm gốc toạ độ - Hai mặt phẳng gốc là mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng xích đạo Từ hình vẽ: - P, P1: là cực Bắc và cực Nam của trái đất - PP1: trục xoay của trái đất - Q, Q1: là cực Tây và cực Đông của trái đất - G (Greenwich): Vị trí đài thiên văn Greenwich ở ngoại ô Luân đôn
Để hiểu rõ hệâ toạ độ địa lý, chúng ta có một số khái niệm sau: - Mặt phẳng kinh tuyến là mặt phẳng đi qua trục xoay PP1 của trái đất - Mặt phẳng vĩ tuyến là mặt phẳng vuông góc với trục xoay PP1 - Đường kinh tuyến là giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến với mặt cầu trái đất - Đường vĩ tuyến là giao tuyến của mặt phẳng vĩ tuyến với mặt cầu trái đất - Mặt phẳng kinh tuyến gốc là mặt phẳng kinh tuyến đi qua G (Mặt phẳng kinh tuyến gốc chia trái đất ra làm hai nửa Đông bán cầu và Nam bán cầu) - Mặt phẳng xích đạo là mặt phẳng vĩ tuyến đi qua tâm O của trái đất
Toạ độ địa lý của điểm M(ϕ M ,λ M) ϕ M: là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo và đường dây dọi qua M λ M: là góc hợp bởi nhị diện của mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng kinh tuyến đi qua điểm M ϕ M từ xích đạo lên gọi là vĩ độ Bắc (00 ÷ 900) ϕ M từ xích đạo xuống gọi là gọi là vĩ độ Nam (00 ÷ 900) λ M từ kinh tuyến gốc (G) sang Đông gọi là kinh độ Đông (00 ÷ 1800) λ M từ kinh tuyến gốc (G) sang Tây gọi là kinh độ Tây (00 ÷ 1800)
§1.4 HỆ TOẠ ĐỘ TRẮC ĐỊA Kinh độ trắc địa L Vĩ độ trắc địa B Cao độ trắc địa H Quan hệ giữa toạ độ trắc địa B, L và thiên văn ϕ , λ ξ = ϕ − B − 0".171 H ( km ) sin 2 B η = ( λ − L ) cos B.
§1.5 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN OXYZ (HỆ T.Đ ĐỊA TÂM)
• Hệ tọa độ vuông góc không gian: là hệ thống gồm điểm gốc toạ độ và 3 trục toạ độ X, Y, Z xác định trong không gian Euclide 3 chiều: hệ quy chiếu này được sử dụng trong đo đạc vệ tinh và những bài toán trắc địa toàn cầu.
§1.6 HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG Trong trắc địa hệ toạ độ vuông góc phẳng ngược với hệ toạ độ vuông góc Đề các; trục X theo phương đứng, trục Y theo phương ngang Qua nhiều thời kỳ khác nhau thì có những hệ tạo độ cũng khác nhau (ngay cả Việt nam cũng như thế giới) x y
Để thể hiện một khu vực trên bề mặt trái đất lên mặt phẳng người ta phải sử dụng các phép chiếu thông thường sau: Các lưới chiếu bản đồ: - Hình trụ ngang, - Hình trụ đứng, - Hình nón, - Phương vị,… 1.6.1 Phép chiếu Gauss, Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss – Kruger Phép chiếu này sử dụng Elipxoid Krasovski với các thông số a= 6.378.245 m , b= 6.356.863 m, α = 1/298,3 Phép chiếu Gauss là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc.
Trong phép chiếu này trái đất được chia thành 60 múi chiếu 60 và được đánh số tương ứng từ 1 ÷ 60 bắt đầu từ kinh tuyến gốc Greenwich sang đông vòng qua tây rồi trở về kính tuyến gốc. Mỗi múi chiếu được giới hạn bởi kinh tuyến tây và kinh tuyến đông. Và kinh tuyến giữa của múi chiếu được gọi là kinh tuyến trục đối xứng với 2 kinh tuyến biên. λT=60(n-1), λG=60.n-30, λP=60 .n Với n là số thứ tự của múi chiếu