Tìm hiểu các phương pháp đo chênh cao trong trắc địa

Trong đo đạc địa hình và trắc địa, xác định độ chênh cao giữa các điểm trên mặt đất là một bước quan trọng. Việc đo chênh cao không chỉ phục vụ cho nghiên cứu địa chất mà còn là nền tảng cho các công tác xây dựng bản đồ địa hình và địa chính. Để thực hiện điều này, các thiết bị như máy thủy bình cùng nhiều phương pháp đo đạc hiện đại đã được ứng dụng nhằm đảm bảo độ chính xác cao và hiệu quả tối ưu trong quá trình đo đạc.

>> Xem thêm: Máy GNSS RTK và máy thuỷ bình giá rẻ do Việt Thanh cung cấp.

Khái niệm về phương pháp đo chênh cao

Đo chênh cao là một trong những phương pháp quan trọng trong ngành trắc địa, giúp xác định độ cao của các điểm trên bề mặt Trái Đất. Thông tin này không chỉ phục vụ cho công tác nghiên cứu về hình dạng và kích thước của Trái Đất mà còn là yếu tố cơ bản để thành lập bản đồ địa hình và địa chính.

Khái niệm chênh cao đề cập đến sự khác biệt về độ cao giữa hai điểm cụ thể. Việc đo chênh cao được thực hiện nhằm mục đích xác định độ dốc, độ cao tương đối của các công trình, và phân tích các yếu tố địa hình ảnh hưởng đến xây dựng, quy hoạch và quản lý tài nguyên đất đai.

Tại Việt Nam, mực nước biển trung bình tại điểm gốc Hòn Dấu (Đồ Sơn, Hải Phòng) được lấy làm gốc cho độ cao với giá trị là 0 mét (m). Các phương pháp đo chênh cao được áp dụng trong quá trình xây dựng mạng lưới độ cao từ hạng ba trở xuống để phục vụ cho việc đo vẽ bản đồ địa hình và địa chính.

>> Xem thêm: Tìm hiểu công thức tính đo chênh cao trong trắc địa

Các phương pháp đo chênh cao phổ biến

Có nhiều phương pháp đo chênh cao, từ những phương pháp truyền thống như đo cao áp kế và đo cao hình học, đến những phương pháp hiện đại như sử dụng công nghệ GPS. Dưới đây là ba phương pháp phổ biến nhất:

Phương pháp đo cao hình học

Nguyên lý hoạt động: Đo cao hình học là phương pháp phổ biến và chính xác nhất hiện nay. Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc sử dụng máy đo cao với trục ngắm nằm ngang, kết hợp với hai thước đo (thường gọi là mia) dựng thẳng đứng tại hai điểm cần xác định độ chênh cao.

Có hai dạng đo cao hình học chính:

Đo cao từ giữa: Máy đo cao được đặt ở giữa hai điểm A và B. Mia được đặt thẳng đứng tại hai điểm này và người đo sẽ đọc số từ máy ngắm tại mỗi điểm. Độ chênh cao giữa hai điểm được tính bằng hiệu số của hai giá trị đo được. Công thức tính như sau:
hAB=a−b
Trong đó, aaa là số đọc từ mia tại điểm A và bbb là số đọc từ mia tại điểm B. Nếu a>ba > ba>b, điểm B cao hơn điểm A và ngược lại.
Đo cao phía trước: Trong phương pháp này, máy đo cao được đặt tại điểm A và đo chiều cao máy (i). Mia được đặt tại điểm B và người đo sẽ đọc số từ mia tại điểm này. Độ chênh cao giữa hai điểm A và B sẽ được tính bằng:
hAB=i−b

Máy thủy bình ví dụ như máy thủy bình điện tử Sokkia SDL30, máy thủy bình Nikon AC-2S, máy thuỷ bình Sokkia B40A, máy thủy bình Satlab SAL32, máy thuỷ bình Hi-Target HT32,... là thiết bị quan trọng trong phương pháp đo cao thủy bình, một trong những phương pháp đo chênh cao phổ biến hiện nay. Máy thủy bình có nhiệm vụ thiết lập trục ngắm nằm ngang tuyệt đối để đo độ cao giữa hai điểm A và B. Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý cân bằng chất lỏng, cho phép các kỹ sư đo đạc xác định độ chênh cao chính xác nhờ vào việc đọc số liệu từ mia dựng thẳng đứng tại các điểm cần đo. Độ chính xác của phương pháp đo cao thủy bình phụ thuộc rất lớn vào sự ổn định và hiệu chuẩn chính xác của máy thủy bình, khiến nó trở thành công cụ không thể thiếu trong các dự án xây dựng và khảo sát địa hình.

Ưu điểm và ứng dụng: Phương pháp đo cao hình học cho độ chính xác cao và được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, đo đạc địa hình và lập bản đồ địa chính. Máy thủy bình là thiết bị chính được sử dụng trong phương pháp này, giúp đảm bảo trục ngắm nằm ngang và độ chính xác cao trong quá trình đo đạc.

phương pháp đo chênh cao — Phương pháp đo cao hình học

>> Xem thêm: Nguyên lý đo cao hình học và ứng dụng của máy thuỷ bình

Các phương pháp đo cao hiện đại

Ngoài các phương pháp truyền thống, ngày nay, công nghệ hiện đại đã phát triển các phương pháp đo cao mới dựa trên sóng vô tuyến, ảnh lập thể, và công nghệ GPS.

Đo cao bằng GPS: Công nghệ GPS đang ngày càng được chú trọng và hoàn thiện, cho phép đo độ cao với độ chính xác cao hơn và thời gian thực hiện nhanh hơn. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như khảo sát địa hình, định vị vệ tinh, và các dự án liên quan đến hạ tầng và xây dựng.

> Xem thêm: Máy định vị GPS cầm tay – công cụ hỗ trợ đắc lực trong công tác đo cao hiện đại

Phương pháp đo cao áp kế

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp này dựa trên sự thay đổi của áp suất không khí theo độ cao. Khi độ cao tăng, áp suất không khí giảm và ngược lại. Để xác định độ chênh cao giữa hai điểm A và B, người ta chỉ cần đo áp suất tại hai điểm này (PA và PB). Độ chênh cao giữa A và B sẽ được tính theo công thức:

hAB=hp⋅(PA−PB)

Trong đó, hp là sự thay đổi độ cao khi áp suất thay đổi một đơn vị. Đơn vị đo áp suất thường được sử dụng là milibar (mb) hoặc milimet thủy ngân (mmHg). Ở điều kiện bình thường, áp suất ở độ cao xấp xỉ mặt nước biển là 760mmHg, tương đương với 1030 mb.

Ứng dụng: Phương pháp đo cao áp kế thường được sử dụng trong các lĩnh vực như du lịch, hàng không, và các hoạt động đòi hỏi tính linh động và nhanh chóng trong việc xác định độ cao. Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này chỉ đạt từ 0,3 m đến 2 m, do đó không phù hợp cho các công trình đòi hỏi độ chính xác cao.

Phương pháp đo cao thủy bình (bình thông nhau)

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp này dựa trên tính chất của chất lỏng trong bình thông nhau. Trong điều kiện bình thường, mặt nước trong các bình chứa được nối thông bằng ống dẫn luôn nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang. Để xác định độ chênh cao giữa hai điểm A và B, người ta chỉ cần đặt bình chứa nước tại hai điểm này và nối chúng với nhau bằng ống dẫn. Sau đó, độ cao của cột nước ở A (a) và B (b) sẽ được đo và tính toán độ chênh cao theo công thức:

hAB=a−b

Ưu điểm và hạn chế: Phương pháp này cho phép xác định độ chênh cao đến phần lẻ milimet, nhưng có hạn chế về việc lắp đặt thiết bị. Do đó, phương pháp này không phổ biến trong các ứng dụng đòi hỏi sự linh động cao.

>> Xem thêm: Nguyên lý đo cao độ hình học bằng máy thủy bình

>>> Xem thêm: danh mục hãng máy thủy bình Hi-Target, máy thủy bình Satlab, máy thủy bình Sokkia, máy thủy bình Leica, máy thủy bình Nikon, máy thủy bình Pentax, máy thủy bình Topcon,… giá rẻ do Việt Thanh cung cấp.

Việc đo chênh cao là một phần quan trọng trong quá trình nghiên cứu và phát triển các công trình xây dựng, quy hoạch và quản lý đất đai. Tùy vào mục đích và yêu cầu cụ thể, người ta có thể lựa chọn phương pháp đo chênh cao phù hợp, từ những phương pháp truyền thống như đo cao áp kế, đo cao thủy bình, và đo cao hình học, đến những phương pháp hiện đại hơn như đo cao bằng GPS.

Với sự phát triển của công nghệ và sự chính xác ngày càng cao, các phương pháp đo chênh cao đang đóng góp lớn vào việc phát triển hạ tầng và quản lý tài nguyên thiên nhiên, giúp con người khai thác và bảo vệ Trái Đất một cách hiệu quả hơn.