Giáo trình Lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng (Nghề Trắc địa công trình - Cao đẳng)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ MẶT BẰNG NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Quảng Ninh, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm BÀI THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG CƠ SỞ ĐO VẼ BÌNH ĐỒ TRÊN BẢN ĐỒ Khái quát lưới khống chế mặt sở 1.1 Khái niệm a Khái niệm Lưới khống chế mặt hệ thống điểm khống chế rải đều, đánh dấu mốc vững mặt đất, xác định xác tọa độ mặt (x, y B, L) liên kết với tạo thành mạng lưới b Mục đích xây dựng lưới khống chế mặt Lưới khống chế mặt xây dựng nhằm làm sở trắc địa mặt cho công tác đo vẽ đồ, bố trí cơng trình, v.v c Ngun tắc xây dựng lưới Mạng lưới khống chế mặt xây dựng theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ, từ độ xác cao đến độ xác thấp Đầu tiên, người ta xây dựng mạng lưới khống chế có mật độ thưa xác cao phủ trùm tồn lãnh thổ Sau chêm dày lưới khống chế có mật độ điểm lớn độ xác thấp Lưới cấp thấp có độ xác đáp ứng u cầu cơng tác trắc địa chi tiết đo vẽ loại đồ 1.2 Phân loại Tùy theo tiêu chí đưa ra, lưới khống chế mặt phân thành nhóm loại khác Nhưng chủ yếu lưới phân loại theo hai tiêu chí: - Phân loại theo quy mơ độ xác - Phân loại theo phương pháp xây dựng lưới 1.2.1 Phân loại theo quy mô độ xác loại: Theo quy mơ độ xác lưới khống chế mặt chia làm ba - Lưới khống chế mặt Nhà nước - Lưới khống chế mặt khu vực - Lưới khống chế đo vẽ a Lưới khống chế mặt Nhà nước Lưới khống chế mặt Nhà nước xây dựng theo bốn cấp hạng: Hạng I, II, III, IV Trong lưới khống chế mặt hạng I có độ xác cao nhất, phủ trùm tồn quốc Lưới khống chế mặt hạng II chêm dày vào lưới hạng I, sau chêm dày thêm lưới hạng III hạng IV Ngoài bốn cấp hạng trên, thực tế mạng lưới trắc địa mặt Nhà nước đo bổ sung số lưới sau: - Lưới GPS cạnh ngắn khu vực Minh Hải, Sông Bé, Tây Nguyên Khu vực Minh Hải, Sông Bé, Tây Ngun có điều kiện địa hình khó khăn nên khơng có điều kiện xây dựng lưới khống chế mặt Nhà nước theo phương pháp truyền thống Vì từ năm 1991 đến năm 1993 Cục Đo đạc Bản đồ Nhà nước áp dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới tọa độ cho khu vực Tổng số lượng điểm lưới 117 điểm - Lưới GPS cạnh dài đất liền biển Lưới cạnh dài biển Để liên kết toạ độ đất liền biển, năm 1992 Cục Đo đạc Bản đồ Nhà nước áp dụng công nghệ GPS xây dựng nối đảo quần đảo chủ yếu với hệ thống toạ độ đất liền Lưới gồm 36 điểm, có điểm thuộc lưới tam giác, đường chuyền dọc bờ biển Lưới cạnh dài đất liền Năm 1993 Liên hiệp Khoa học Sản xuất Trắc địa Bản đồ (thuộc Cục Đo đạc - Bản đồ) đo lưới GPS cạnh dài đất liền nối số điểm lưới tam giác, đường chuyền từ Bắc đến Nam để tăng cường độ xác cho lưới Nhà nước Lưới gồm 10 điểm lãnh thổ Việt Nam, điểm trùng với lưới mặt đất xây dựng Cả lưới cạnh dài đất liền biển tạo thành lưới cạnh dài chung phủ trùm nước (cả đất liền biển) Lưới có cạnh ngắn 160 km dài 1200 km - Lưới GPS cấp “0” Cuối năm 1995 Tổng cục Địa định sử dụng cơng nghệ GPS để xây dựng lưới tọa độ cấp “0” với mục đích sau: + Kiểm tra chất lượng lưới hạng I hạng II xây dựng, kết nối thống tăng cường độ xác cho lưới + Tạo công cụ nghiên cứu có độ xác cao cho tốn trắc địa lãnh thổ Việt Nam, có việc xác định hệ quy chiếu quốc gia, xây dung mạng lưới khống chế mặt quốc gia đại, nghiên cứu biến động vỏ trái đất, nghiên cứu dịch chuyển lục địa + Là phương tiện để đo nối với lưới tọa độ khu vực Thế giới, đồng thời tạo đổi mới, phát triển công nghệ xây dựng lưới tọa độ Việt nam Lưới cấp “0” gồm 68 điểm, có 56 điểm trùng với điểm tọa độ cũ 13 điểm Chiều dài cạnh trung bình 70 km - Mật độ điểm cấp hạng Mật độ điểm lưới hạng I nhỏ nhất, mật độ điểm lưới hạng II, III, IV tăng dần Trung bình 500 km2 có điểm hạng I, 120 km2 có điểm hạng II, 50 km2 có điểm hạng III 10 km2 có điểm hạng IV Khu vực quan trọng tăng mật độ điểm gấp hai lần mật độ trung bình - Độ xác cấp hạng Ngược lại với mật độ, độ xác lưới hạng I cao nhất, độ xác lưới hạng II, III, IV giảm dần Lưới trắc địa mặt Việt Nam đảm bảo sai số tương hỗ điểm lân cận cấp hạng  cm, tương ứng với sai số trung phương tương đối cạnh hạng I 1:400 000, cạnh hạng IV 1:70 000 b Lưới khống chế mặt khu vực - Cấu trúc lưới khống chế mặt khu vực Lưới khống chế mặt khu vực gồm hai cấp : cấp cấp Lưới khống chế trắc địa mặt khu vực thường dạng lưới tam giác đường chuyền chêm dày vào điểm lưới khống chế mặt Nhà nước - Mật độ điểm lưới khống chế mặt khu vực Mật độ điểm lưới cấp nhỏ mật độ điểm lưới cấp Mật độ điểm lưới cấp trở lên cần đảm bảo điểm km khu vực xây dựng điểm km2 khu vực chưa xây dựng - Độ xác lưới khống chế mặt khu vực Độ xác lưới cấp cao độ xác lưới cấp Sai số trung phương vị trí điểm khống chế khu vực so với điểm lân cận không vượt 0,1 mm tính theo tỷ lệ đồ cần thành lập c Lưới khống chế đo vẽ lưới khống chế đo vẽ lưới chêm dày vào mạng lưới khống chế mặt Nhà nước lưới khu vực để đảm bảo mật độ điểm phục vụ đo vẽ đồ địa hình Mật độ điểm độ xác lưới phụ thuộc vào đặc điểm địa hình khu vực đo vẽ, tỷ lệ đồ cần đo vẽ Phân loại theo phương pháp xây dựng lưới a Phương pháp tam giác Trong phương pháp này, mốc khống chế chọn chôn mặt đất, chúng tạo thành đỉnh tam giác liên kết với tạo thành lưới tam giác (hình 5-1) I V III B 13 15 10 17 Sc a 14 11 12 16 IV II Hình 5-1: Sơ đồ lưới tam giác 18 VI Các yếu tố đo lưới góc, cạnh Dựa vào chủng loại trị đo, lưới tam giác đo góc chia làm loại sau: Lưới tam giác đo góc: Trị đo lưới tất góc tam giác Lưới tam giác đo cạnh:Trị đo lưới tất cạnh tam giác Lưới tam giác đo góc cạnh: Trị đo lưới bao gồm góc cạnh Có thể đo tất góc, tất cạnh đo số góc số cạnh b Phương pháp đường chuyền Trong phương pháp này, điểm khống chế chọn chôn mặt đất liên kết với tạo thành đường gãy khúc (hình5-2) B D I III V a II IV C Hình 5-2: Sơ đồ lưới đường ề Trị đo lưới tất cạnh góc ngoặt đường chuyền c Phương pháp kết hợp Theo phương pháp này, lưới gồm có dạng kết cấu tam giác đường chuyền VI B II VII a III I V IV VIII C Hình 5-3: Sơ đồ lưới dạng hợptrong vùng có địa hình phức tạp Loại lưới thườngkết dùng d Phương pháp trắc địa vệ tinh Các phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt nêu có nhược điểm sau: - Các điểm liền kề tạo thành đồ hình phải trực tiếp sau xây dựng tiêu phải trông thấy (phải thông hướng) - Do ảnh hưởng độ cong trái đất chiết quang nên chiều dài cạnh bị hạn chế Hơn cạnh dài, tiêu phải cao, gây khó khăn tốn kinh tế Chính lưới tam giác hạng I (lưới bậc cao nhất) chiều dài cạnh trung bình 25 km - Rất khó khăn sử dụng phương pháp để liên kết toạ độ đất liền hải đảo - Khó khăn thực cơng tác đo nối lưới quốc gia với hệ thống toạ độ khu vực quốc tế để giải tốn chung tồn cầu - Khối lượng cơng tác đo đạc lớn, cần nhiều nhân lực bị phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết Lưới trắc địa vệ tinh khắc phục nhược điểm Hiện nay, giới Việt Nam, lưới trắc địa vệ tinh công nghệ GPS dùng phổ biến để xây dựng lưới khống chế mặt Việt Nam từ đầu năm 90 kỷ trước, Cục Đo đạc Bản đồ Nhà nước bắt đầu dùng công nghệ GPS Cho đến nay, công nghệ GPS dùng để xây dựng lưới cấp cao hạng I (cấp 0) đến cấp khống chế thấp lưới đo vẽ Lưới dùng để đo nối toạ độ đất liền hải đảo lãnh thổ Việt Nam, đo nối lưới quốc gia với hệ thống toạ độ khu vực quốc tế Trong phương pháp trắc địa vệ tinh, trị đo lưới có từ kết thu tín hiệu vệ tinh nhân tạo Các máy thu đặt điểm khống chế mặt đất, thu tín hiệu truyền từ vệ tinh để tính toạ độ điểm quan sát (đo tuyệt đối) hiệu toạ độ hai điểm quan sát (đo tương đối) Như vậy, lý thuyết, điểm khống chế lưới trắc địa vệ tinh không cần thông hướng với mà cần thơng hướng đến bầu trời Do đó, khoảng cách điểm khơng bị hạn chế, lên đến hàng ngàn km Khi thành lập lưới trắc địa vệ tinh thực theo phương án bao gồm tất cấp, hạng lưới vượt cấp, lưới cấp hạng - Độ xác lưới Hiện nay, sử dụng cơng nghệ GPS xác định vị trí điểm độc lập với độ xác đạt tới milimét, máy GPS cầm tay đạt độ xác từ – 10 m Độ xác chiều dài hai điểm lân cận cấp lưới GPS tính theo cơng thức 5-1:  = a + (b.10 −6.D) (5-1) Độ xác phương vị cạnh tính theo cơng thức (5-2) m = Trong đó: p  + (5-2) q  D2 a - sai số cố định (mm); b - hệ số sai số tỷ lệ D - chiều dài cạnh đo (km) Với máy thu 4600 LS : a = mm; b = 1; p" = 1; q" = Hoặc : m = (5-3) mD   D - Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu cấp lưới GPS Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu cấp lưới GPS phải phù hợp với qui định nêu bảng 5-1 Chiều dài cạnh ngắn điểm lân cận 1/2 đến 1/3 chiều dài cạnh trung bình; chiều dài cạnh lớn 3 lần chiều dài cạnh trung bình Khi chiều dài cạnh nhỏ 200 m, sai số trung phương chiều dài cạnh phải đạt tiêu chuẩn theo bảng 5-1 Bảng 5-1- Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu lưới GPS thành lập để phục vụ đo vẽ đồ Cấp hạng Chiều dài cạnh a trung bình (mm) b(1 x 10-6) (km) Sai số trung phương tương đối cạnh yếu II  10 2 1/120 000 III  10 5 1/80 000 IV  10  10 1/45 000 1  10  10 1/20 000