Nội dung của bài báo trình bày kết quả nghiên cứu xây dựng thuật toán và chương trình máy tính nhằm nâng cao hiệu quả công tác đo đạc và xử lý số liệu trắc địa phục vụ thi công xây dựng công trình nhà siêu cao tầng.Kết quả đo đạc và xử lý số liệu thực nghiệm nhằm đánh giá khả năng ứng dụng và độ chính xác đạt được của phần mềm superHBDV1.0 khi bố trí thi công xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng ở Việt Nam.
Nghiên cứu NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC ĐO ĐẠC, XỬ LÝ SỐ LIỆU TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM TRẦN VIẾT TUẤN(1), DƯƠNG THÀNH TRUNG(1), DIÊM CÔNG TRANG(2) (1) Trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội (2) Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng thuật tốn chương trình máy tính nhằm nâng cao hiệu công tác đo đạc xử lý số liệu trắc địa phục vụ thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng.Kết đo đạc xử lý số liệu thực nghiệm nhằm đánh giá khả ứng dụng độ xác đạt phần mềm superHBDV1.0 bố trí thi cơng xây dựng nhà cao tầng siêu cao tầng Việt Nam Đặt vấn đề Trong thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng, để đảm bảo độ xác bố trí thi cơng xây dựng điều kiện cơng trình bị dao động ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh thân tải trọng công trình, chúng tơi đề nghị sử dụng cơng nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy toàn đạc điện tử để bố trí chi tiết cơng trình [2] Tuy nhiên sử dụng phương pháp để bố trí chi tiết sàn xây dựng cần phải xét đến yếu tố thời gian tiến độ thi công xây dựng, đặc điểm công nghệ thi công yêu cầu kỹ thuật cần thiết thi công xây dựng nhà siêu cao tầng điều kiện cơng trình ln bị dao động ảnh hưởng yếu tố ngoại cảnh Kết đo đạc xử lý số liệu đo GNSS-RTK toàn đạc điện tử phải xử lý tức thời cơng truờng để xác định yếu tố bố trí theo yêu cầu đơn vị thiết kế tư vấn giám sát cơng trình Chính mà cần phải nghiên cứu xây dựng thuật tốn chương trình máy tính thích hợp nhằm xác định yếu tố bố trí cơng trình sàn thi cơng với độ xác tốt thi công xây dựng công trình nhà siêu cao tầng nước ta Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu 2.1 Xây dựng thuật tốn chương trình máy tính Theo kết nghiên cứu giải pháp cơng nghệ bố trí chi tiết cơng trình nhà siêu cao tầng trình bày tài liệu [2], [3] Quy trình cơng nghệ cơng tác trắc địa bố trí thi cơng nhà siêu cao tầng giải pháp sử dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy toàn đạc điện tử bao gồm nội dung sau đây: 2.1.1 Thành lập lưới khống chế thi cơng cơng trình mặt đất Xác định toạ độ điểm lưới khống chế thi công hệ toạ độ thi công (sử dụng trị đo mặt đất máy toàn đạc điện tử) hệ VN-2000 công nghệ đo GNSS tĩnh Kết đo đạc lưới khống chế thi công hệ toạ độ dùng để xác định: + Gốc hệ toạ độ địa diện chân trời [1], [3] + Điểm gốc hệ toạ độ thi cơng cơng trình sử dụng làm điểm trạm base đo GNSS-RTK suốt qúa trình thi cơng xây dựng [2] + Dùng toạ độ điểm song trùng hai hệ toạ độ để xác định tham số tính chuyển Helmert dùng cho mục đích tính chuyển toạ độ điểm đo GNSS-RTK hệ toạ độ thi cơng cơng trình [1].[3] 2.1.2 Thu tín hiệu GNSS-RTK, truyền dẫn ghép nối tín hiệu sóng 3G Xử lý tín hiệu Ngày nhận bài: 25/05/2020, ngày chuyển phản biện: 29/05/2020, ngày chấp nhận phản biện: 05/06/2020, ngày chấp nhận đăng: 08/06/2020 tạp chí khoa học đo đạc đồ số 44-6/2020 11 Nghiên cứu thu GNSS-RTK loại bỏ trị đo GNSS-RTK bất thường thuật toán lọc Kalman [4] 2.1.3 Thuật tốn tính chuyển toạ độ GNSS hệ toạ độ thi cơng cơng trình [1] 2.1.4 Tính toạ độ điểm trạm máy toàn đạc điện tử “T” thuật tốn giao hội nghịch góc - cạnh [2] Để đánh gíá tính hiệu độ xác chương trình máy tính SuperHBD V1.0 chúng tơi tiến hành đo đạc thử nghiệm mơ hình lưới khống chế thi công thành lập kết nối với điểm bố trí xác định toạ độ hai hệ toạ độ khu vực Viện KHCN Xây dựng (hình 2) [2] 2.1.5 Tính yếu tố bố trí theo phương pháp tọa độ cực 2.2 Thành lập chương trình máy tính Dựa vào thuật tốn nêu ngơn ngữ lập trình C#, chúng tơi tiến hành thành lập chương trình máy tính có tên SuperHBDV1.0 để xử lý số liệu đo đạc phục vụ thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam Phần mềm thành lập chạy Windows, có giao diện đơn giản thuận tiện cho người sử dụng với khả tính tốn nhanh, tức thời Giao diện phần SuperHBDV1.0 (hình 1) phần mềm - Các điểm BS, A, B, C, D điểm lưới khống chế thi cơng có toạ độ xác định hệ toạ độ thi công hệ VN- 2000 công nghệ GNSS tĩnh - Điểm T điểm trạm máy, P1 P2 điểm cần bố trí Các điểm có toạ độ hai hệ toạ độ nêu - Thiết bị sử dụng thực nghiệm 03 máy thu GNSS-R8S máy tồn đạc điện tử LaiKa TCR1201 có độ xác đo góc mβ = ± 1” , độ xác đo cạnh mS = ± 1.5 mm 3.1 Nội dung thực nghiệm 3.1.1 Thực nghiệm Trong phần mềm SuperHBD V1.0 có modul sau đây: - Modul cài đặt liệu đo GNSS-RTK tham số khác - Cài đặt trạm máy toàn đạc điện tử nhập số liệu đo giao hội góc cạnh - Cài đặt nhập số liệu thiết kế cơng trình - Modul hiển thị kết xử lý số liệu độ xác đo đạc Kết đo đạc tính tốn thực nghiệm 12 Đầu tiên tiến hành nhập toạ độ điểm A, B, C, D theo hai hệ toạ độ (toạ độ thi công hệ VN-2000) vào phần mềm SuperHBD V1.0 để xác định tham số tính chuyển Helmert - Phương án 1: Đặt máy thu GNSS R8S điểm BS làm điểm trạm base Hai máy thu GNSS R8S có gắn gương 3600 đặt điểm D A biết toạ độ Máy toàn đạc điện tử đặt điểm T, tiến hành đo góc cạnh đến điểm A D để xác định toạ độ điểm trạm máy T Kết đo dòng (1) bng tạp chí khoa học đo đạc đồ số 44-6/2020 Nghiờn cu Tin hnh thu tớn hiệu GNSS-RTK 03 máy thu, truyền dẫn tín hiệu phần mềm SuperHBD V1.0 sóng 3G Sau lọc tín hiệu thu GNSS lọc Kalman (KF) có toạ độ xác điểm A D (Xem bảng 1) Tại điểm T đo góc cạnh đến điểm P1 P2 (đã biết tọa độ) kết đo Sđ βđ cột (2), (3) bảng Trên phần mềm SuperHBD V1.0 Nhập số liệu giao hội góc cạnh trạm máy T số liệu tọa độ biết hai điểm P1 P2 (được coi tọa độ thiết kế) Kết xử lý số liệu thời điểm t phần mềm cho yếu tố bố trí góc bố trí (β)TK cạnh bố trí (S)TK cột (4), (5) bảng Độ lệch kết đo kiểm tra so với số liệu bố trí tính tốn phần mềm nêu cột (7), (8) bảng (Xem bảng 2) Trong đó: Δβ = βđ - βTK (1) dS = Sđ - STK (2) dβ = (Δβ / ρ) S (3) - Phương án 2: Đặt máy thu GNSS R8S điểm BS làm điểm trạm base Hai máy thu GNSS R8S có gắn gương 3600 đặt hai điểm (A1, D1) toạ độ toạ độ Máy tồn đạc điện tử đặt điểm tuỳ ý (khơng biết toạ độ) tiến hành đo góc cạnh đến điểm A1 D1 để xác định toạ độ điểm trạm máy Kết đo dòng (2) bảng Thực lại thao tác đo kiểm tra đến điểm P1 P2 phương án ta có kết đo kiểm tra nêu dòng (3), (4) bảng Nếu sử dụng toạ độ điểm trạm máy T xác định phần mểm SuperHBD V1.0 để tính toạ độ điểm P1 P2 phần mềm để so sánh với toạ độ điểm xác định trước ta có kết so sánh bảng (Xem bảng 3) 3.1.2 Thực nghiệm Để kiểm tra sai số trung phương tương hỗ bố trí cạnh ngồi thực địa phần mềm SuperHBD V1.0, sử dụng phần mềm để thiết kế hình chữ nhật có kích thước (15 × 3) m tính tốn yếu tố bố trí Sử dụng Bảng 1: Số liệu đo giao hội nghịch góc - cạnh trạm máy TĐĐT - T Bảng 2: So sánh yếu tố đo kiểm tra yếu tố bố trí tính trờn SUPER HBD V1 tạp chí khoa học đo đạc đồ số 44-6/2020 13 Nghiờn cu mỏy ton đạc điện tử bố trí hình chữ nhật ngồi thực địa theo phương pháp toạ độ cực đo kiểm tra lại tất cạnh hai đường chéo thước thép Kết đo kiểm tra cho bảng (Xem bảng 4) Sử dụng kết tính tốn cột (8), (9) bảng để tính ta có: Sai số phương bố trí điểm chi tiết tính theo yếu tố bố trí 3.2 Đánh giá độ xác kết đo thực nghiệm đạt Bằng cách tính tốn tương tự: sử dụng số liệu đo tọa độ bảng ta có: Sai số phương bố trí điểm chi tiết tính theo toạ độ 3.2.1 Đánh giá độ xác bố trí điểm cơng nghệ GNSS-RTK phần mềm SuperHBD V1.0 Nếu coi kết đo kiểm tra trực tiếp yếu tố bố trí điểm P1 P2 có độ xác cao kết thiết kế tính từ phần mềm, đánh giá độ xác bố trí điểm chi tiết mP (theo yếu tố bố trí tính từ phần mềm) theo cơng thức: (4) Trong (5) (6) (7) mP = ± 2.72 mm (mP)XY = ± 2.23 mm 3.2.2 Đánh giá độ xác bố trí cạnh cơng nghệ GNSS-RTK phần mềm SuperHBD V1.0 Sử dụng công thức (4) số liệu tính tốn bảng để tính, ta có: sai số trung phương bố trí chiều dài cạnh hay sai số trung phương tương hỗ hai điểm: mS = ± 1.9 mm Từ kết đo đạc tính tốn thực nghiệm cho thấy: sử dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với phần mềm SuperHBD V1.0 cho phép bố trí điểm chi tiết cơng trình có độ xác đáp ứng yêu cầu thời gian tiêu chuẩn kỹ thuật bố trí thi cơng xây dựng nhà siêu cao tầng [2] Bảng 3: So sánh tọa độ đo kiểm tra toạ độ thiết kế Bảng 4: Kết đo kiểm tra chiều dài cạnh thực tế so với thiết kế 14 t¹p chÝ khoa häc đo đạc đồ số 44-6/2020 Nghiờn cu Kt đo đạc thực nghiệm minh chứng cho tính hiệu quả, độ xác giải pháp cơng nghệ phần mềm thu xử lý số liệu GNSS-RTK thành lập - SuperHBD V1.0 Kết luận kiến nghị Từ kết nghiên cứu lý thuyết, xây dựng thuật toán, thành lập phần mềm, đo đạc tính tốn thử nghiệm rút số kết luận sau: - Giải pháp kỹ thuật sử dụng công nghệ GNSS- RTK kết hợp với phần mềm SuperHBD V1.0 cho phép bố trí điểm chi tiết sàn thi công nhà siêu cao tầng với độ xác đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cần thiết mà tiêu chuẩn xây dựng đề Giải pháp kỹ thuật có thời gian đo đạc xử lý số liệu nhanh (thời gian xử lý số liệu từ 3- phút) điều hoàn toàn phù hợp với đặc điểm thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng nước ta Đó tính hiệu nội dung nghiên cứu trình bày - Có thể mở rộng khả ứng dụng giải pháp kỹ thuật công tác: tư vấn giám sát xây dựng, kiểm tra nghiệm thu bố trí cơng trình phức tạp, nhằm đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật công tác trắc địa phục vụ thi cơng cơng trình xây dựng Việt Nam.m Tài liệu tham khảo [1] Trần Viết Tuấn (2005), “Nghiên cứu phương pháp tính chuyển tọa độ điểm đo GPS hệ tọa độ thi cơng cơng trình”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 11/7-2005, Hà Nội [2] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GNSS-RTK thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam“, Tạp chí khoa học đo đạc đồ số 40, Hà Nội [3] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật sử dụng công nghệ GNSS-RTK thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam“, Tạp chí khoa học đo đạc đồ số 42, Hà Nội [4] Dương Thành Trung nnk (2017), “Nghiên cứu xây dựng hệ thống định vị dẫn đường dựa việc tích hợp hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS) hệ thống dẫn đường quán tính (INS) điều kiện ràng buộc giải tích thuật tốn ước lượng tối ưu“, Báo cáo tổng kết đề tài cấp mã số B2015-02-22, Trường Đại học Mỏ -Địa chất, Hà Nội.m Summary Research to improve the efficiency of geodetic data measurement and processing in the construction of super high-rise buildings in Vietnam Tran Viet Tuan, Duong Thanh Trung Hanoi University of Mining and Geology Diem Cong Trang Vietnam Institute for Building Science and Technology The content of the article presents the results of researching and developing computer algorithms and programs to improve the efficiency of geodetic data measurement and processing for construction of super high-rise buildings Results of measurement and processing of experimental data aim to evaluate the applicability and accuracy of SuperHBD V1.0 software when arranging construction of high-rise and super-high-rise buildings in Vietnam.m tạp chí khoa học đo đạc đồ số 44-6/2020 15 ... (2005), ? ?Nghiên cứu phương pháp tính chuyển tọa độ điểm đo GPS hệ tọa độ thi cơng cơng trình”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 11/7-2005, Hà Nội [2] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), ? ?Nghiên cứu. .. công nghệ GNSS-RTK thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam“, Tạp chí khoa học đo đạc đồ số 40, Hà Nội [3] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), ? ?Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật sử dụng công. .. thuật công tác: tư vấn giám sát xây dựng, kiểm tra nghiệm thu bố trí cơng trình phức tạp, nhằm đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật công tác trắc địa phục vụ thi cơng cơng trình xây dựng Việt Nam.m Tài liệu