BỘ GIÁO DỤC V À ĐÀO T ẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
*****

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN

1. Tên đề tài:
ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH L ẬP BẢN ĐỒ ĐỊA H ÌNH TRONG
KHẢO SÁT THIẾT KẾ Đ ƯỜNG SẮT
2. Sinh viên th ực hiện:
Nguyễn Công Toán - Lớp Cầu đ ường sắt K48
Phạm Việt Dũng - Lớp Cầu đ ường sắt K48
Nguyễn Văn Thanh - Lớp Cầu đ ường sắt K48
Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đ ường sắt K48
3. Giáo viên hư ớng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính

Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đ ường sắt K48
3. Giáo viên hư ớng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính
HÀ NỘI- 2010

2
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong nh ững năm qua với sự tiến bộ vượt của khoa học công nghệ,
nhiều thiết bị đo đạc hiện đại xuất hiện như máy toàn đạc điện tử, hệ thống
định vj toàn cầu (GPS) …công nghệ thông tin đư ợc ứng d ụng rộng rãi.


Trang
Đặt vấn đề
01
Mục lục

02
Chương I:
Khỏi quát về máy Toàn Đ ạc Điện Tử
04
I.1. Cấu tạo chung củ a máy toàn đạc điện tử.
04
I.1.1. M áy đo xa đi ện tử

05
I.3.3. Đo cao.
12
I.3.4. Đo b ình đồ.
12
I.3.5. Bố trí công trình.
13
I.2.6. Chức năng đo gi án tiếp (Tie Distance).
14
I.2.7. Chức năng giao h ội nghịch (Free Station).
15
I.2.8. Chức năng đo ch iều cao chướng ngại vật ( Remote
Hieght).
15
I.2.9. Đo và t ính diện tích.
15

Hiện nay có 02 ph ương thức thể hiện bản đồ:
- Bản đồ truyền thống: Thể hiện trên các vật liệu truyền thống nh ư
giấy, da động vật, phim…
- Bản đồ số: Là loại bản đồ đ ược biên tập và lưu trữ trên máy tính.
Hiện nay bản đồ số đ ược sử dụng thông dụng.
Dựa vào tỷ lệ người ta chia bản đồ l àm ba loại như sau:
- Bản đồ tỷ lệ lớn: gồm các tỷ lệ:1:5000, 1:2000, 1:1000 v à lớn hơn.
- Bản đồ tỷ lệ trung b ình: gồm các tỷ lệ: 1:10000, 1:25000, 1:50.000
và 1:100.000
- Bản đồ tỷ lệ nhỏ: gồm các tỷ lệ nhỏ h ơn 1:100.000
I.2. CÁC PHƯƠNG PH ÁP THÀNH L ẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH
I.2.1. Phương pháp đo ảnh.
1. Bản chất v à nhiệm vụ của phương ph áp đo ảnh
Phương ph áp đo đạc chụp ảnh (gọi tắt l à phương ph áp đo ảnh) ra đời
trong những năm 5 0 của thế kỷ 19 với những ứng dụng đầu tiên của kỹ
thuật chụp ảnh vào công tác trắc địa địa h ình và vào l ĩnh vực đo đạc kiến
trúc của các nhà khoa h ọc. Ngày nay phương ph áp đo ảnh đó trở th ành một
ngành khoa h ọc quan trọng của kỹ thuật đo đạc với những cơ sở lý thuyết
hoàn chỉnh và những hệ thống m áy móc ch ính xác và hiện đại.

5
Bản chất của ph ương pháp đo ảnh là một phương pháp đo gián tiếp
thông qua hì nh ảnh hoặc c ác nguồn thông tin thu đư ợc của đối t ượng đo.
Nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh là xác định trạng thỏi hình học của đối
tượng đo, bao gồm: vị tr í, hình dáng, kích thước và mối quan hệ t ương hỗ
của các đối tượng đo.
Phương ph áp đo ảnh được coi là một phương ph áp viễn thám hiện
đại trong lĩnh vực khoa học về tr ái đất.
Phương ph áp đo ảnh có hai qu á trình cơ bản:
1. Quá trình thu nhận hình ảnh hoặc các thông tin ban đầu của

- Có khả năng đo đạc tất cả c ác đối tượng đo m à không nhất thiết
phải tiếp xúc hoặc đến gần chúng, miễn c ác đối tượng này có thể chụp ảnh
được (bằng phim to àn sắc, phim m àu hoặc phim quang phổ). V ì vậy, đối
tượng của ph ương pháp đo ảnh rất đa dạng, từ c ác miền thực địa r ộng lớn
của mặt đất đến vi vật thể với kích thước rất nhỏ (10-6mm - Nanometer).
- Nhanh chóng thu đư ợc các tư liệu đo đạc trong thời gian chụp ảnh,
giảm nhẹ công tác ngoài tr ời, tránh các ảnh hưởng của thời tiết đối với công
tác đo đạc.
- Có thể đo trong c ùng một thời điểm nhiều điểm đo kh ác nhau của
các đối tượng đo. Do đó kh ông những cho phép đo các vật thể tĩnh (nh ư địa
hình, địa vật) mà cũng có thể đo các vật thể đang vận đ ộng cực nhanh (nh ư
quỹ đạo của t ên lửa, máy bay v.v…) ho ặc vận động cực chậm (sự biến
dạng của c ác công trình xây dựng v.v…) .
- Quy trình công nghệ của ph ương pháp rất thuận lợi cho việc tự
động hoá công tác đo, nâng cao hi ệu suất công tác và tính kinh tế của
phương ph áp.
- Nhược điểm chủ yếu của ph ương pháp đo ảnh là trang bị kỹ thuật
cồng kềnh và đắt tiền, đòi hỏi những điều kiện nhất định tr ong sử dụng và
bảo quản, đặc biệt l à đối với khí hậu nhiết đới ở nước ta.
Ngày nay ở nhiều nước trên thế giới, phương ph áp đo ảnh đã trở
thành một phương ph áp cơ bản trong công tác đo vẽ bản đồ địa h ình các
loại và được gọi tắt là phương ph áp trắc địa ảnh. Ngoài lĩnh vực địa h ình,

7
phương ph áp đo ảnh cũn được ứng dụng rộng rói trong c ác ngành khoa h ọc
kỹ thuật kh ác như khai th ác má, bảo tồn di t ích.
Phương pháp chụp ảnh mặt đất
là phương ph áp bổ sung cho
phương ph áp chụp ảnh hàng không trong công tác đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn ở
vùng đồi núi, đặc biệt l à vùng núi đ á khó đi lại. Ngày nay với những thành

thông dụng và phổ biến hiện nay l à phương pháp toàn đ ạc với dụng cụ l à
máy toàn đ ạc điện tử. Ph ương pháp đo đi ểm thích hợp khi đo vẽ bản đồ địa
hình tỷ lệ lớn.
1. Phương ph áp toàn đạc
Là một trong nh ững phương pháp thường được áp dụng để đo vẽ ở
những nơi có diện tích không lớn và để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn
Trong phương ph áp toàn đạc vị trí điểm chi tiết chủ yếu đ ược xác định
bằng phương pháp tọa độ cực mà trục cực là hướng I-II, đo góc cực

và
khoảng cách cực S (Hình I-2)

9
P
I
II
III
IV
C





1'
2'
3'
1
2
3

- Đo các yếu tố điểm chi tiết

10
+ Người cầm mia: dựng mia l ên điểm chi tiết cần đo
+ Người đứng m áy: quay m áy đến ngắm mia đặt ở điểm chi tiết.
Tại mỗi điểm chi tiết tiến h ành các thao tác:
+ Đọc số trên mia theo dây trên, dây gi ữa, dây dưới.
+ Đọc số trên vành đ ộ ngang.
+ Đọc số trên vành đ ộ đứng.
Kết quả đo ghi v ào sổ.
Để tránh trùng lặp hoặc b á sót cần phải phân v ùng cho các trạm đo.
Tuy nhiên gi ữa các trạm đo cần phải “đo chờm” để kiểm tra.
Cùng với công tác đọc số cần vẽ ph ác sơ đồ vị trí điểm khống chế,
điểm chi tiết để tr ánh nhầm lẫn khi đo vẽ bản đồ.
- Tính toán
Tính tọa độ và độ cao các điểm khống chế.
Tính khoảng cách nằm ngang từ m áy đến điểm chi tiết:
S = K.n.cos
2
V (I-1)
Tính độ chênh cao c ủa các điểm chi tiết so với trạm máy.

liVnKh  2sin
2
1
(I-2)
Tính độ cao các điểm chi tiết:
H
i
=H

3. Phương pháp giao h ội góc
Dùng để đo vẽ địa vật độc lập ở cách xa l ưới khống chế. Ví dụ, cần đo
vẽ gốc cây C (h ình I-2). Đặt máy kinh vĩ tại I v à II đo góc II -I- C =

1 và
góc I- II- C =

2.
4. Phương pháp giao h ội cạnh
Dùng để đo vẽ địa vật gần l ưới khống chế. Ví dụ cần đo vẽ góc bờ r ào
M (hình I-2) khi đã biết điểm IV v à M’. Như v ậy chỉ cần đo đoạn M’M v à
IVM.
Thực tế khi đo điểm chi tiết cần áp dụng một cách linh hoạt, tuỳ theo
địa hình và số người tham gia để tiến h ành sao cho có l ợi nhất.
5. Phương pháp dùng GPS

12
Nhiều quốc gia phát triển đ ã sử dụng GPS để th ành lập bản đồ địa
hình. Nguyên t ắc là vị trí các điểm chi tiết được xác định bằng ph ương
pháp đo GPS với thời gian đo mỗi điểm trong v ài giây.
Ưu điểm của phương pháp:
Độ chính xác cao, chất l ượng kết quả đo
ít chịu ảnh hưởng do ng ười đo. Có thể tiến h ành trong nhi ều điều kiện thời
tết khác nhau. Không cần lập l ưới khống chế đo vẽ .
Nhược điểm của phương pháp:
Yêu cầu cao về tr ình độ người đo,
điều kiện thu tín hiệu GPS.
6. Phương pháp m ặt cắt
Nguyên tắc của phương pháp là d ựa vào bản vẽ mặt cắt dọc v à mặt cắt
ngang của các công tr ình dạng tuyến để vẽ l ên bản đồ địa h ình.

đời của hệ thống th ông tin địa lý Gis v à hệ thống thông tin đất đai LIS đó
tạo ra một bước ngoặt chuyển từ ph ương thức quản lý thủ công trước đây
sang một phương th ức mới, quản lý, xử lý dữ liệu trên máy tính,
Bản đồ là một thành phần quan trọng, l à một trong hai d ạng dữ liệu
cơ bản của một hệ thống thông tin địa lý. Các đối tượng địa lý đ ược thể
hiện trên bản đồ dựa tr ên mô hình toán học trong kh ông gian 2 chi ều hoặc 3
chiều. Bản đồ số có thể đ ược hiểu nh ư là một tập hợp có tổ c hức được lưu

14
bằng các file dữ liệu, có thể thể hiện h ình ảnh bản đồ giống nh ư bản đồ
truyền thông trên màn h ình máy tính, có thể thông qua các thiết bị máy in,
máy vẽ để in ra giấy nh ư bản đồ th ông thường.
I.3.2. Các loại dữ liệu v à mô hình cơ bản của bản đồ số
- Cơ sở dữ liệu bản đồ đ ược hình thành từ bốn dạng dữ liệu c ơ bản:
dạng điểm, dạng đ ường, dạng v ùng và dạng chú giải, chú th ích.
+ Số liệu dạng điểm nh ư Point, cell, symbol là d ạng số liệu đ ơn giản
nhất. Chúng l à những đối tượng vụ hướng chỉ có vị trí trong không gian
không có chi ều dài.
+ Số liệu dạng đ ường như Line, Arc, Polyline: Đư ờng bao gồm cả
các cung là c ác đối tượng 2 chiều, chúng kh ông những có vị tr í trong kh ông
gian mà c ũng có cả độ dài.
+ Số liệu dạng v ùng như Polygon, area: Vùng là c ác đối tượng hai
chiều, chúng kh ông những có vị tr í, độ dài mà c ũng có cả độ rộng
+ Số liệu dạng chú thích, mô tả
- Các loại dữ liệu tr ên được lưu trữ trong 2 m ô hình dữ liệu không
gian cơ b ản là mô hình vector và m ô hình raster.
+ Mô hình vector: Trong m ô hình Vector v ị trí của các điểm, đường,
đa giác đều được xác định chính xác. Vị trí của mỗi đối t ượng được định
nghĩa bởi một cặp tọa đ ộ (X,Y) ho ặc là một chuỗi các cặp tọa độ
Một điểm được xác định bằng m ột cặp tọa đ ộ. Một đường thực chất

- Bản đồ số có t ính linh hoạt hơn hẳn bản đồ giấy thông thường, có
thể dễ dàng thực hiện các công việc như:
+ Các phép đo tính khoảng cách, diện tích, chu vi
+ Xây dựng các bản đồ theo y êu cầu người sử dụng
+ Phân tích.xử lý thông tin để tạo ra các bản đồ chuy ên đề rất khó có
thể thực hiện bằng tay nh ư bản đồ 3 chiều, n ội suy đường bình đồ thành lập
bản đồ độ dốc, chồng gh ép bản đồ

16
+ Bản đồ ra nhiều tỉ lệ kh ác nhau theo yêu c ầu 1 cách dễ dàng nhanh
chóng
+ Tìm kiếm thông tin theo y êu cầu
+ Ứng dụng công nghệ đa phương tiện, liên kết dữ liệu th ông qua hệ
thống mạng cục bộ, diện rộng, toàn c ầu
+ Ứng dụng công nghệ mô phỏng
I.3.4. Tổ chức dữ liệu bản đồ
Các đối tượng của bản đồ số đ ược tổ chức phân th ành các lớp thông
tin( layer, ) .
Phân lớp thông tin là s ự phân loại logic c ác đối tượng của bản đồ s ô
dựa trên các tính chất, thuộc tính của các đối tượng bản đồ. Các đối tượng
bản đồ được phân loại trong c ùng một lớp là các đối tượng có chung m ột sô
tính chất nào đó. Các tính chất này là các tính chất có tính đặc trung cho
các đối tượng, Việc phân lớp thông tin ảnh hưởng trực tiếp đến nhận biết
các loại đối tượng trong bản đồ số.
Mỗi bản đồ số có tối đa 64 lớp khác nhau đư ợc đánh số từ 0 tới 63
hoặc được đặt t ên riêng.
Các lớp trong bản đồ có c ùng một hệ tọa độ, cùng tỉ lệ, cùng hệ số
thu phóng. Lớp là một thành phần của bản vẽ, có thể bật hoặc tắt tr ên màn
hình. Khi t ất cả các lớp được bật ta có bản đồ ho àn chỉnh
Trong một lớp thông tin, các đối tượng chỉ thu ộc vào một loại đối

Các số liệu này được truyền v ào máy tính thông qua các phần mềm
chuyên dụng(SDR, FAMIS, ITR ). Sau đó, nhờ các chức năng của phần
mềm, các điểm đo được hiển thị tr ên màn h ình máy tính, Căn c ứ vào sơ đồ
nối, chúng ta có thể th ành lập được bản đồ số bằng ph ương pháp nối bằng
tay hoặc nối tự động.
- Số liệu đo đạc đ ược ghi sổ theo ph ương pháp truyền thống.

18
Đầu tiên, số liệu đo đạc đ ược nhập v ào máy tính bằng tay dưới dạng
các file số liệu lưu trữ điểm đo. Cấu trúc file dữ liệu l ưu trữ điểm đo ph ụ
thuộc vào phần mềm sử dụng. Sau đó, phương ph áp thành lập bản đồ ho àn
toàn tương t ự như phương ph áp trên.
- Số liệu từ GPS
Để nhận loại dữ liệu n ày chúng ta s ử dụng các phần mềm chuy ên
dụng nhập dữ liệu từ GPS, c ác phần mêm này có th ể là mapinfo,
Mapsuorce D ữ liệu từ GPS sau khi truyền v ào máy tính thường là các
cặp tọa độ. Sử dụng các phần mềm chuy ên dùng l ập bản đồ hoặc c ác phần
mềm GIS để lập bản đồ số nh ư Famis, Mapinfo, Arcview
3 Số hóa bản đồ
Đối với nguồn dữ liệu bản đồ có sẵn, d ùng phương ph áp số hóa bản
đồ để xây dựng c ơ sở dữ liệu bản đồ. Trước khi số hóa bản đồ th ì phải có
một sự chuyển đổi giữa tọa đ ộ của các đối tượng trên bản đồ vơi tọa độ của
máy tính. Sự chuyển đổi n ày được thực hiện th ông qua h ệ thống các điểm
kiểm soát. Thông thường chúng ta th ường dùng 5 điểm kiểm so át, 4 điểm ở
4 góc khung trong t ờ bản đồ, điểm thứ 5 ở giữa dùng để kiểm soát sai số.
Đối vơi mỗi điểm kiểm so át này ta ph ải xác đinh được chính xác tọa độ của
nó, và nhập vào máy tính thông qua bàn ph ím. Bằng cách so sánh các tọa
độ này, chương tr ình máy tính sẽ tính toán được tọa độ thực chất cho tất cả
các đối tượng trên bản đồ và như vậy cho phép chúng ta lưu tr ữ các tọa độ
thực của chúng. Khi số hóa bản đ ô, tại vị trí của các đường cắt nhau chúng

Tận dụng được các chức năng đồ họa sẵn có của phần mềm nh ư phóng to,
thu nhở và một số chức năng hỗ trợ cho qu á trình số húa khác, độ chính xác
bản đồ cao h ơn và tiết kiêm đáng kể thời gian số hóa. Điển h ình của các
phần mềm số húa b án tự động bản đồ là hệ thống phần mềm Mapping
office của tập đoàn intergraph.
Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện m ột số phần m êm tự
động Vector hóa. Tuy nhiên hi ện nay do gi á thành cũn tương đối cao và sản
phẩm Vector hóa chất l ượng chưa cao, ph ô thuộc nhiều vào chất lượng bản

20
đồ gốc nên các phần mềm n ày chưa đư ợc sử dụng phổ biến. V ì vậy phương
pháp chủ yêu để số hóa bản đồ l à phương pháp số hóa bán tự động
4. Thành l ập bản đồ từ ảnh viễn th ám:
Khái niệm: Viễn thám là một khoa học và công nghệ mà nhờ nó các
tính chất của vật thể quan s át được xác định, đo đạc hoặc phân t ích mà
không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng.
- Các hệ thống thiế t bị chính của vệ tinh viễn th ám bao gồm:
+ Hệ thống kiểm tra theo dừi tuyến bay
+ Hệ thống kiểm tra hoạt đ ộng của vệ tinh
+ Hệ thống thu nhận số liệu
Các loại vệ tinh đó đ ược sử dụng: vệ tinh Landsat( có 7 vệ tinh từ
landsat 1 tời 7) đó được phóng l ên)
Vệ tinh Landsat bay ở độ cao 705km, m ỗi cảnh có đ ộ phủ là 185km
x 170km với chu kì chụp lặp là 16 ngày. có thể núi đây l à bộ cảm quan
trọng nhất trong việc nghi ên cứu tài nguyên và m ôi trường.
- Vệ tinh Spot: bay ở đ ộ cao 832km với chu kì lặp lại là 23 ngày.
Mỗi cảnh có độ phủ là 60x60 km. Tư li ệu spot được sử dụng nhiều không
chỉ cho việc nghi ên cứu tài nguyên mà c ũn sử dụng cho công tác bản đồ và
quy hoạch.
- Vệ tinh terra: do Nhật phóng ng ày 18/12/99. là m ột vệ tinh nằm

trí tuyến
. Bản đồ phải thể h iện trên khu v ực rộng, có tính bao quát để có
thông tin l ựa chọn hướng và vị trí tuyến đ ường sắt thiết kế. Do vậy tỷ lệ
bản đồ thích hợp l à tỷ lệ vừa v à nhỏ.

- Bản đồ địa hình dọc tuyến:
Phạm vi bản đồ thể hiện dọc theo
tuyến đường sắt đã được xác định , chiều rộng đo không lớn (vài chục mét),
chiều dài kéo dài theo chiều dài tuyến. Bản đồ này phục vụ cho công tác
thiết kế chi tiết tuyến đ ường, do vậy tỷ lệ bản đồ thích hợp l à tỷ lệ lớn.

- Bản đồ địa hình các vị trí đặc biệt.
Các vị trí đặc biệt cần thể hi ện
riêng như: v ị trí cầu, nút giao, vị trí cần xử lý đặc biệt. Đặc điểm l à phạm vi
đo rộng cả hai ph ương, mức độ chi tiết của bản đồ rất cao, tỷ lệ bản đồ
thích hợp là tỷ lệ lớn.

22
- Bản đồ địa hình các tuyến đường sắt đô thị
Đặc điểm của đ ường sắt đô thị l à đi qua khu dân cư có m ật độ rất
đông đúc, r ất nhiều địa vật nh ư nhà cửa và các công trình xây d ựng hiện
hữu. Yêu cầu đối với bản đồ địa h ình phải thể hiện rất chính xác cả về địa
vật và địa hình, các công trình ng ầm, mức độ chi tiết của bản đồ rất cao,
đặc biệt phải khớp nối với quy hoạch xây dựng v à các dự án đang v à sẽ
triển khai của th ành phố. Tỷ lệ bản đồ thích hợp tỷ lệ lớn
II.2. PHƯƠNG PHÁP THÀNH L ẬP BẢN ĐỒ ĐỊA H ÌNH PHÙ H ỢP TRONG
KHẢO SÁT Đ ƯỜNG SẮT
II.2.1. Trong trư ờng hợp cải tạo các tuyến đ ường sắt hoặc xây dựng các
tuyến đường sắt có tốc độ thấp.
Đặc điểm chung khi cải tạo các tuyến đ ường sắt cũ v à xây dựng mới

Đo ảnh hàng không hi ện nay khó thực hiện
do chỉ cố một số đ ơn vị có chức năng v à thiết bị chuy ên dụng. Dịch vụ đo
ảnh hàng khôn g ở Việt Nam chưa phát tri ển. Ảnh h àng không dư ới dạng số
chỉ cung cấp cho một số đ ơn vị theo quy định của Bộ T ài nguyên môi
trường.
- Đo ảnh vệ tinh:
Ảnh vệ tinh th ương mại hiện nay rất phổ biến với
dịch vụ tốt, thời gian thực hiện nhanh chóng. Chúng ta c ó thể đặt hàng mua
bản đồ ảnh vệ tinh qua mạng Internet hoặc qua các đại lý cung cấp tại Việt
Nam, tỷ lệ bản đồ địa h ình thành l ập từ ảnh vệ tinh đạt tới 1/5000. Giá
thành rẻ hơn nhiều so với ph ương pháp khác, th ời gian nhận đ ược sản
phẩm rất ngắn (khoảng vài ngày). Khi thành l ập bản đồ địa h ình với tỷ lệ

1/5000 thì đây là phương pháp r ất hiệu quả cả về giá th ành và th ời gian
thực hiện. Cũng là phương pháp r ất phù hợp với tr ình độ kỹ thuật của cán
bộ kỹ thuật ng ành GTVT.
Đây là phương pháp r ất phù hợp.

- Phương pháp kết hợp:
Phương pháp này d ựa trên bản đồ địa h ình
tỷ lệ nhỏ đ ã có (phổ biến là bản đồ tỷ lệ 1/25000 có tr ên phạm vi to àn
quốc). Kết hợp với các ph ương pháp đo đi ểm để tăng tỷ lệ bản đồ địa h ình
lên tỷ lệ mong muốn. Tuy nhi ên để thực hiện đ ược chúng ta phải có bản đồ
địa hình tỷ lệ nhỏ ở dạng số (th ường phải số hóa lại bản đồ 1/25000).
Phương pháp này tương đ ối phức tạp v ì liên quan t ới công tác khớp nối hệ

24
tọa độ, chồng ghép các mảnh bản đồ…L à phương pháp khó khăn đ ối với
cán bộ kỹ thuật ng ành GTVT.
2. Giai đo ạn lập TKKT và TKBVTC.