Các nguyên lý đo cao trong trắc địa

Một điểm trên mặt đất được xác định bằng toạ độ địa lý và độ cao. Như đã biết mặt thủy chuẩn là mặt nước biển trung bình kéo dài qua các lục địa và hải đảo tạo thành một mặt cong kín. Độ cao của một điểm là chiều dài thẳng đứng (theo phương của dây dọi) kể từ điểm đó tới mặt thủy chuẩn, đây là độ cao tuyệt đối. Mặt khác, ở mỗi điểm trên mặt đất cũng có một mặt thủy chuẩn đi qua nó gọi là mặt thủy chuẩn giả định, như vậy khoảng cách thẳng đứng từ một điểm nào đó tới mặt thủy chuẩn giả định đi qua một điểm khác nữa thì gọi là độ cao tương đối giữa hai điểm đó.

Hiệu độ cao giữa hai điểm  là khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa hai mặt thủy chuẩn đi qua hai điểm đó (hình 1-1).

                               AA^'' : hiệu độ cao giữa A và B.

  Độ cao tuyệt đối của điểm A ký hiệu là H_A. Hiệu độ cao hay độ chênh cao giữa hai điểm A và B ký hiệu là h_AB được tính như sau:

                                              H_ab = H_B -H_A

  Người ta xác định độ cao tuyệt đối, hiệu độ cao giữa 2 điểm bằng nhiều phương pháp khác nhau.

  Đo cao là công tác đo đạc cơ bản của trắc địa. Để có chênh cao giữa hai điểm trên mặt đất, thường áp dụng nhiều nguyên lý và dụng cụ đo khác nhau.

1. Đo cao hình học:

Dựa vào tia ngắm nằm ngang  của máy một loại máy trắc địa gọi là máy bình chuẩn, để đo trực tiếp độ chênh lệch giữa hai điểm. Phương pháp này độ chính xác cao, được dùng nhiều nhất trong công tác đo độ cao.

2. Đo cao lượng giác:

Dùng một máy trắc địa gọi là máy kinh vĩ, để đo góc nghiêng của tia ngắm; nếu biết khoảng cách nằm ngang giữa hai điểm, dùng công thức lượng giác sẽ tính ra được chênh cao. Phương pháp này cho độ chính xác thấp hơn đo cao hình học, song nó rất tiện lợi khi đo cao ở những vùng có địa hình phức tạp.

3. Đo cao áp kế:

Dựa vào tính chất "càng lên cao thì áp suất càng giảm", người ta dùng khí áp kế để đo độ chênh áp suất không khí giữa hai điểm, từ đó có thể tính được chênh giữa chúng.

4. Đo cao thủy tĩnh:

Dựa vào nguyên lý : mặt thoáng của một chất lỏng chứa trong hai bình thông nhau luôn cao bằng nhau", người ta chế tạo ra máy đo cao thủy tĩnh để đo chênh cao giữa hai điểm. Phương pháp này có độ chính xác khá cao, thường được ứng dụng trong trắc địa công trình (khoảng cách 2 điểm cần đo gần nhau).

5. Đo cao vô tuyến điện:

Dựa vào tính chất phản xạ của sóng điện từ, sóng ánh sáng hoặc sóng âm, người ta chế ra máy đo khoảng cách (đứng) giữa bộ phận phát sóng và bộ phận phản xạ. Máy này sẽ cho kết quả là độ chênh cao giữa hai điểm.

6. Đo cao cơ học:

Phối hợp giữa nguyên lý truyền độ cơ học theo phương ngang và dao động của con lắc, người ta chế tạo ra máy đo chênh cao cơ học gắn trên xe. Máy sẽ ghi lại bằng số hoặc đồ thị sự thay đổi độ chênh cao theo quãng đường xe đã di chuyển.

Việc lựa chọn phương pháp đo cao tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa vật của khu đo, vào dụng cụ máy móc hiện có và độ chính xác cần thiết của kết quả đo.