Tìm Hiểu Bình Đồ, Mặt Cắt Dọc Và Mặt Cắt Ngang Trong Trắc Địa

Trong khảo sát trắc địa, bình đồ, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang là những tài liệu quan trọng giúp thể hiện đặc điểm địa hình của khu vực khảo sát. Nếu bình đồ cho chúng ta cái nhìn từ trên xuống về vị trí các đối tượng trên mặt đất thì mặt cắt dọc và mặt cắt ngang lại thể hiện sự thay đổi cao độ của địa hình theo những hướng xác định. Các tài liệu này được sử dụng rộng rãi trong khảo sát, thiết kế và thi công đường giao thông, san nền, thủy lợi, đường ống, cầu cống và nhiều công trình xây dựng khác.

Bình đồ là gì?

Bình đồ có thể hiểu là hình biểu diễn theo phương chiếu bằng của khu vực khảo sát lên một mặt phẳng theo tỷ lệ nhất định. Trên bình đồ, các đối tượng được thể hiện chủ yếu thông qua vị trí mặt bằng, hình dạng, kích thước và mối quan hệ không gian giữa chúng.

Một bình đồ địa hình có thể thể hiện các yếu tố như đường giao thông, nhà cửa, sông suối, ao hồ, ranh giới, công trình, điểm cao độ, đường đồng mức và các địa vật khác tùy theo mục đích khảo sát.

Nhờ bình đồ, kỹ sư có thể xác định vị trí tương đối giữa các đối tượng và sử dụng làm cơ sở cho quá trình quy hoạch, thiết kế hoặc bố trí công trình.

Bình đồ địa hình thể hiện những thông tin gì?

Thông thường, bình đồ địa hình có hai nhóm thông tin quan trọng là địa vật và địa hình.

Địa vật là các đối tượng tồn tại trên bề mặt như đường, nhà, hàng rào, cột điện, mương, sông, cầu và các công trình khác. Địa hình phản ánh hình dạng cao thấp của bề mặt đất và thường được thể hiện thông qua điểm cao độ, đường đồng mức hoặc các ký hiệu phù hợp.

Ngoài ra, bản vẽ còn có thể chứa hệ tọa độ, mốc khống chế, hướng Bắc, tỷ lệ bản đồ, ghi chú và các thông tin chuyên môn khác.

Mặt cắt địa hình là gì?

Nếu bình đồ thể hiện khu vực theo góc nhìn từ trên xuống thì mặt cắt địa hình giúp chúng ta quan sát hình dạng cao thấp của mặt đất khi cắt địa hình theo một tuyến xác định.

Hiểu đơn giản, hãy tưởng tượng có một mặt phẳng thẳng đứng cắt qua địa hình. Đường giao nhau giữa mặt phẳng đó và bề mặt địa hình sẽ tạo nên hình dạng mặt cắt.

Trong khảo sát công trình thường gặp hai loại chính:

Mặt cắt dọc (trắc dọc) và mặt cắt ngang (trắc ngang).

Mặt cắt dọc là gì?

Mặt cắt dọc hay trắc dọc là mặt cắt thể hiện sự thay đổi cao độ địa hình theo chiều dọc của một tuyến khảo sát.

Tuyến đó có thể là tim đường giao thông, tuyến kênh, tuyến ống, đường điện hoặc một tuyến công trình khác.

Trên trắc dọc thường thể hiện các thông tin như lý trình, khoảng cách, cao độ tự nhiên, cao độ thiết kế, độ dốc và các vị trí công trình liên quan, tùy theo yêu cầu của hồ sơ thiết kế.

Ví dụ, khi khảo sát một tuyến đường dài 2 km, kỹ sư đo tọa độ và cao độ tại các điểm cần thiết dọc tuyến. Từ những số liệu này có thể xây dựng đường biểu diễn địa hình tự nhiên theo chiều dài tuyến.

Mặt cắt ngang là gì?

Mặt cắt ngang hay trắc ngang là mặt cắt được lập theo hướng ngang tại các vị trí nhất định trên tuyến, thông thường theo phương vuông góc với tim tuyến hoặc theo hướng được quy định trong nhiệm vụ khảo sát.

Nếu trắc dọc giúp nhìn địa hình theo chiều tuyến thì trắc ngang cho biết địa hình hai bên tuyến thay đổi như thế nào.

Mặt cắt ngang đặc biệt quan trọng trong thiết kế đường, san nền, kênh mương và các công trình dạng tuyến vì cung cấp dữ liệu phục vụ xác định hình dạng nền công trình và tính toán khối lượng đào đắp.

Phân biệt bình đồ, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang

Có thể ghi nhớ rất đơn giản:

Bình đồ → nhìn từ trên xuống.
Trắc dọc → nhìn theo chiều dài tuyến.
Trắc ngang → nhìn cắt ngang tuyến.

Bình đồ và mặt cắt được đo như thế nào?

Trước đây, việc khảo sát chủ yếu sử dụng các thiết bị đo góc, đo dài và đo cao. Hiện nay, kỹ sư có thể kết hợp nhiều loại thiết bị như máy GNSS RTK, máy toàn đạc điện tử và máy thủy bình.

Đối với bình đồ, người đo thu thập tọa độ và cao độ của các điểm đặc trưng địa hình, địa vật. Dữ liệu sau đó được xử lý để thành lập bản vẽ.

Đối với trắc dọc, kỹ sư xác định các điểm dọc theo tim tuyến và đo cao độ tại những vị trí cần thiết. Với trắc ngang, tại các cọc hoặc lý trình xác định sẽ tiến hành đo các điểm sang hai phía của tuyến để mô tả hình dạng địa hình.

Vai trò của GNSS RTK trong đo bình đồ và mặt cắt

GNSS RTK giúp xác định đồng thời tọa độ và cao độ của điểm ngoài thực địa trong hệ tọa độ được thiết lập cho dự án. Khi điều kiện thu tín hiệu và correction phù hợp, RTK giúp tăng tốc độ thu thập dữ liệu đáng kể.

Kỹ sư có thể sử dụng RTK để đo điểm địa hình, địa vật, tim tuyến, mép đường, chân taluy, đỉnh taluy, mương, cống và các điểm thay đổi địa hình.

Dữ liệu sau khi đo có thể được xuất sang phần mềm để xử lý và thành lập bình đồ, trắc dọc hoặc trắc ngang.

Tuy nhiên, tại khu vực bị che khuất vệ tinh như dưới tán cây dày, sát nhà cao tầng hoặc nơi tín hiệu GNSS không ổn định, cần cân nhắc kết hợp với máy toàn đạc.

Máy toàn đạc trong khảo sát mặt cắt địa hình

Máy toàn đạc điện tử đặc biệt hữu ích tại những khu vực khó sử dụng GNSS hoặc khi cần đo chi tiết với mật độ điểm lớn.

Thiết bị có thể đo góc, khoảng cách và tính tọa độ, từ đó thu thập các điểm đặc trưng của địa hình.

Trong khảo sát tuyến, máy toàn đạc có thể được sử dụng để đo tim tuyến, mép đường, taluy và các điểm thay đổi địa hình phục vụ thành lập trắc dọc – trắc ngang.

Máy thủy bình có vai trò gì?

Đối với công việc yêu cầu kiểm soát cao độ, máy thủy bình là thiết bị rất quan trọng. Máy được sử dụng để dẫn cao độ từ mốc chuẩn đến khu vực khảo sát hoặc xác định chênh cao giữa các điểm.

Trong các dự án yêu cầu cao về cao độ, có thể kết hợp:

GNSS RTK/Toàn đạc → thu tọa độ và chi tiết địa hình.
Máy thủy bình → kiểm soát và truyền cao độ.

Việc lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác và điều kiện của từng dự án.

Quy trình đo bình đồ, trắc dọc và trắc ngang

Một quy trình khảo sát cơ bản thường bắt đầu bằng việc khảo sát hiện trường và xác định phạm vi công việc. Sau đó thiết lập hoặc kiểm tra hệ thống điểm khống chế, lựa chọn thiết bị và tiến hành thu thập số liệu.

Với bình đồ, cần đo đủ các điểm đặc trưng để phản ánh đúng địa hình và địa vật. Với trắc dọc, cần đo các điểm thay đổi cao độ theo tuyến. Với trắc ngang, phải lấy đủ điểm hai bên để thể hiện chính xác hình dạng mặt đất tại từng vị trí.

Sau khi hoàn thành thực địa, dữ liệu được kiểm tra → xử lý → biên tập → thành lập bình đồ và các mặt cắt → kiểm tra bản vẽ.

Bình đồ và mặt cắt có ứng dụng gì trong thực tế?

Bình đồ, trắc dọc và trắc ngang được sử dụng nhiều trong khảo sát thiết kế đường giao thông, đường sắt, kênh mương, tuyến ống, hệ thống thoát nước, đường điện và san nền.

Ví dụ với một tuyến đường, bình đồ giúp xác định hướng tuyến và vị trí công trình trên mặt bằng. Trắc dọc thể hiện địa hình theo chiều tuyến để phục vụ thiết kế cao độ và độ dốc. Trắc ngang cung cấp hình dạng địa hình hai bên để thiết kế nền đường và tính toán đào đắp.

Ba loại tài liệu này vì vậy có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.

Mặt cắt địa hình có dùng để tính khối lượng đào đắp không?

Có. Các mặt cắt là nguồn dữ liệu quan trọng trong tính toán khối lượng đào – đắp của nhiều công trình dạng tuyến.

Khi có mặt cắt địa hình tự nhiên và mặt cắt thiết kế, phần mềm có thể xác định diện tích đào, diện tích đắp tại từng mặt cắt. Kết hợp khoảng cách giữa các mặt cắt sẽ hỗ trợ tính toán thể tích đào đắp theo phương pháp phù hợp.

Độ chính xác của kết quả phụ thuộc nhiều vào mật độ điểm đo, khoảng cách mặt cắt và khả năng phản ánh đúng các vị trí địa hình thay đổi đột ngột.

Những sai sót thường gặp khi đo mặt cắt

Một lỗi thường gặp là đo quá ít điểm, khiến mặt cắt không phản ánh đúng địa hình thực tế. Ví dụ tại vị trí có mương, mép đường hoặc taluy nhưng không lấy điểm đặc trưng thì mặt cắt sau khi nội suy có thể sai hình dạng.

Ngoài ra còn có các lỗi như nhầm lý trình, đo sai hướng mặt cắt, sai cao độ mốc, nhập nhầm chiều cao máy/sào gương hoặc thiết lập sai hệ tọa độ.

Vì vậy, ngoài thiết bị chính xác, kinh nghiệm nhận biết điểm đặc trưng địa hình của người đo cũng rất quan trọng.

Khoảng cách giữa các mặt cắt bao nhiêu là phù hợp?

Không có một khoảng cách duy nhất áp dụng cho mọi công trình. Khoảng cách giữa các mặt cắt phụ thuộc vào loại công trình, cấp khảo sát, đặc điểm địa hình và yêu cầu của nhiệm vụ kỹ thuật.

Tại khu vực địa hình bằng phẳng, khoảng cách có thể lớn hơn. Khi địa hình thay đổi phức tạp, có mương, taluy, đường giao cắt hoặc các vị trí đặc biệt thì cần bổ sung mặt cắt và điểm chi tiết để mô tả chính xác địa hình.

Kết luận

Bình đồ, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang là ba dạng thông tin quan trọng trong khảo sát trắc địa. Bình đồ thể hiện vị trí và đặc điểm khu vực theo mặt bằng; mặt cắt dọc thể hiện sự thay đổi cao độ theo chiều tuyến; còn mặt cắt ngang phản ánh địa hình hai bên tuyến tại từng vị trí.