Báo cáo đề tài khoa học sinh viên: Đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt

Báo cáo đề tài khoa học sinh viên: Đánh giá các phương pháp thành lập bản đồ địa hình trong khảo sát thiết kế đường sắt, khái quát về máy toàn đạc điện tử, nghiên cứu về ảnh hưởng của độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao của máy toàn đạc điện tử, khái quát lý thuyết đo cao lượng giác, ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo độ cao.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -***** - BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cơng Tốn - Lớp Cầu đường sắt K48 Phạm Việt Dũng - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Thanh - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đường sắt K48 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính HÀ NỘI- 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -***** - BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cơng Tốn - Lớp Cầu đường sắt K48 Phạm Việt Dũng - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Thanh - Lớp Cầu đường sắt K48 Nguyễn Văn Việt - Lớp Cầu đường sắt K48 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Chính HÀ NỘI- 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm qua với tiến vượt khoa học công nghệ, nhiều thiết bị đo đạc đại xuất máy toàn đạc điện tử, hệ thống định vj tồn cầu (GPS)…cơng nghệ thơng tin ứng dụng rộng rãi Những điều ảnh hưởng nhiều đến công tác khảo sát thiết kế cơng trình xây dựng có lĩnh vực xây dựng đường sắt Trong lĩnh vực khảo sát thiết kế đường sắt ứng dụng thiết bị đo đạc đại công nghệ thông tin từ nhiều năm Các thiết bị đo đạc đại máy toàn đạc điện tử, hệ thống định vị toàn cầu (GPS) sử dụng để thành lập lưới khống chế trắc địa, đo vẽ đồ địa hình, bố trí cơng trình….Trong cơng tác khảo sát địa hình phục vụ thiết kế, đồ địa hình đóng vai trị quan trọng số liệu địa hình phục vụ công tác thiết kế Hiện thiết kế tuyến đường có tốc độ cao chủ yếu thực đồ địa hình số Trong trắc địa có nhiều phương pháp đo vẽ đồ địa hình với nhiều ưu, nhược điểm khác Bản đồ địa hình sử dụng ngành kỹ thuật khác có đặc điểm cụ thể Do cần vào yêu cầu, mục đích sử dụng để lựa chọn phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật Đề tài “Đánh giá phương pháp đo thành lập đồ địa hình khảo sát thiết kế đường sắt” với mục đích đánh giá phương pháp thành lập đồ địa hình với đặc điểm khác từ đề xuất phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp phục vụ thiết kế đường sắt đảm bảo mụcc tiêu tối ưu kinh tế kỹ thuật Kết nghiên cứu đề tài góp phần xây dựng hồn thiện góp phần hồn thiện quy trình khảo sát đường sắt MỤC LỤC Trang Đặt vấn đề 01 Mục lục 02 Chương I: Khỏi quát máy Toàn Đạc Điện Tử 04 I.1 Cấu tạo chung máy toàn đạc điện tử 04 I.1.1 Máy đo xa điện tử 05 I.3.3 Đo cao 12 I.3.4 Đo bình đồ 12 I.3.5 Bố trí cơng trình 13 I.2.6 Chức đo gián tiếp (Tie Distance) 14 I.2.7 Chức giao hội nghịch (Free Station) 15 I.2.8 Chức đo chiều cao chướng ngại vật ( Remote Hieght) 15 I.2.9 Đo tính diện tích 15 Chương II: nghiên cứu ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ xác đo độ cao máy tđđt 17 II.1 Khỏi quát lý thuyết đo cao lượng giác 17 II.1.1 Đo cao phía trước 17 II.2.2 Sai số trung phương đo độ cao 22 II.3 ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ xác đo độ cao 24 Kết luận kiến nghị 39 Tài liệu tham khảo 40 CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH I.1 KHÁI NIỆM BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH Bản đồ địa hình hình chiếu thu nhỏ đồng dạng bề mặt trái đất lên mặt phẳng Thực chất đo vẽ đồ địa hình xác định vị trí đối tượng đo vẽ (các điểm đặc trưng địa hình, địa vật) thực địa dùng kí hiệu đồ để biểu diễn chúng lên mặt phẳng tờ giấy theo tỷ lệ Hiện có 02 phương thức thể đồ: - Bản đồ truyền thống: Thể vật liệu truyền thống giấy, da động vật, phim… - Bản đồ số: Là loại đồ biên tập lưu trữ máy tính Hiện đồ số sử dụng thơng dụng Dựa vào tỷ lệ người ta chia đồ làm ba loại sau: - Bản đồ tỷ lệ lớn: gồm tỷ lệ:1:5000, 1:2000, 1:1000 lớn - Bản đồ tỷ lệ trung bình: gồm tỷ lệ: 1:10000, 1:25000, 1:50.000 1:100.000 - Bản đồ tỷ lệ nhỏ: gồm tỷ lệ nhỏ 1:100.000 I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH I.2.1 Phương pháp đo ảnh Bản chất nhiệm vụ phương pháp đo ảnh Phương pháp đo đạc chụp ảnh (gọi tắt phương pháp đo ảnh) đời năm 50 kỷ 19 với ứng dụng kỹ thuật chụp ảnh vào cơng tác trắc địa địa hình vào lĩnh vực đo đạc kiến trúc nhà khoa học Ngày phương pháp đo ảnh trở thành ngành khoa học quan trọng kỹ thuật đo đạc với sở lý thuyết hoàn chỉnh hệ thống máy móc xác đại Bản chất phương pháp đo ảnh phương pháp đo gián tiếp thơng qua hình ảnh nguồn thông tin thu đối tượng đo Nhiệm vụ phương pháp đo ảnh xác định trạng thỏi hình học đối tượng đo, bao gồm: vị trí, hình dáng, kích thước mối quan hệ tương hỗ đối tượng đo Phương pháp đo ảnh coi phương pháp viễn thám đại lĩnh vực khoa học trái đất Phương pháp đo ảnh có hai q trình bản: Q trình thu nhận hình ảnh thơng tin ban đầu đối tượng đo thực thời điểm định với nhiều phương thức khác như: Chụp ảnh đối tượng đo với loại thiết bị chụp ảnh vật liệu cảm quang khác Thu nhận thông tin xạ đối tượng đo hệ thống quét điện tử khác Quá trình thu nhận hình ảnh đối tượng đo phương pháp đo ảnh thực phương pháp "chụp ảnh quang học" theo nguyên lý phép chiếu xuyên tâm (Photogrammetry) hay phương pháp "quét ảnh điện tử" (Electronny - photogrammetry) với hai phương thức: + Chụp ảnh không: Tức thiết bị chụp ảnh đặt thiết bị không, như: máy bay, vệ tinh nhân tạo hay tàu vũ trụ v.v… Hình ảnh thu ảnh hàng không ảnh vệ tinh + Chụp ảnh mặt đất: Tức thiết bị chụp ảnh đặt mặt đất Quá trình dựng lại đo đạc mơ hình đối tượng đo từ ảnh chụp thơng tin thu thực phương pháp sau hệ thống thiết bị tương ứng: • Phương pháp tương tự (Analog) • Phương pháp giải tích (Analyse) • Phương pháp số (Digital) Trên mơ hình xây dựng theo tỷ lệ thu nhỏ phũng người ta thu số liệu cần thiết cho nhiệm vụ đo đạc khác Đặc điểm phạm vi ứng dụng Với phương thức đo gián tiếp ảnh đối tượng đo, phương pháp đo ảnh có đặc điểm bật sau đây: - Có khả đo đạc tất đối tượng đo mà không thiết phải tiếp xúc đến gần chúng, miễn đối tượng chụp ảnh (bằng phim toàn sắc, phim màu phim quang phổ) Vì vậy, đối tượng phương pháp đo ảnh đa dạng, từ miền thực địa rộng lớn mặt đất đến vi vật thể với kích thước nhỏ (10-6mm - Nanometer) - Nhanh chóng thu tư liệu đo đạc thời gian chụp ảnh, giảm nhẹ cơng tác ngồi trời, tránh ảnh hưởng thời tiết công tác đo đạc - Có thể đo thời điểm nhiều điểm đo khác đối tượng đo Do khơng cho phép đo vật thể tĩnh (như địa hình, địa vật) mà đo vật thể vận động cực nhanh (như quỹ đạo tên lửa, máy bay v.v…) vận động cực chậm (sự biến dạng cơng trình xây dựng v.v…) - Quy trình cơng nghệ phương pháp thuận lợi cho việc tự động hố cơng tác đo, nâng cao hiệu suất cơng tác tính kinh tế phương pháp - Nhược điểm chủ yếu phương pháp đo ảnh trang bị kỹ thuật cồng kềnh đắt tiền, đòi hỏi điều kiện định sử dụng bảo quản, đặc biệt khí hậu nhiết đới nước ta Ngày nhiều nước giới, phương pháp đo ảnh trở thành phương pháp cơng tác đo vẽ đồ địa hình loại gọi tắt phương pháp trắc địa ảnh Ngồi lĩnh vực địa hình, phương pháp đo ảnh cũn ứng dụng rộng rói ngành khoa học kỹ thuật khác khai thác má, bảo tồn di tích Phương pháp chụp ảnh mặt đất phương pháp bổ sung cho phương pháp chụp ảnh hàng không công tác đo vẽ đồ tỷ lệ lớn vùng đồi núi, đặc biệt vùng núi đá khó lại Ngày với thành tựu phát triển đại kỹ thuật công nghệ, phương pháp đo ảnh có khả đáp ứng yêu cầu đa dạng thành lập đồ địa hình, đồ địa loại tỷ lệ nhiệm vụ đo đạc lĩnh vực khác Tình hình phát triển ngành trắc địa ảnh Việt Nam Ngành trắc địa ảnh ngành Trắc địa đồ nói chung ngành khoa học kỹ thuật non trẻ nước ta Chỉ sau miền Bắc hồn tồn giải phóng, ngành Trắc địa đồ nước ta ý xây dựng phát triển Năm 1958 tiến hành chụp ảnh điều tra khảo sát rừng với giúp đỡ CHDC Đức (cũ) Nhưng đến năm 1965, bắt đầu sử dụng phương pháp đo ảnh hàng không vào việc đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ Nhà nước 1:50000 1:25000 Về cơng tác bay chụp, bắt đầu sử dụng máy chụp ảnh máy bay chụp ảnh có tính chất lượng tốt hơn, máy ảnh MRB 15/2323 (của CHDC Đức) AFA -TE 70 máy bay AN-30 Liên Xô Hiện nước ta có nhiều sở sản xuất xây dựng xí nghiệp đo vẽ ảnh với máy móc xác đại như: Tổng cục Địa chính, Cục Địa chất -Khống sản, Cục Bản đồ Quân đội, Bộ Nông nghiệp phát triển nông thơn, Bộ Xây dựng v.v… Hình I-1: Ảnh vệ tinh I.2.2 Phương pháp đo điểm Nguyên lý phương pháp chia bề mặt đất thành điểm đặc trưng địa hình địa vật gọi điểm chi tiết, tiến hành đo vẽ điểm chi tiết thu đồ Có nhiều phương pháp đo điểm chi tiết thông dụng phổ biến phương pháp toàn đạc với dụng cụ máy tồn đạc điện tử Phương pháp đo điểm thích hợp đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ lớn Phương pháp toàn đạc Là phương pháp thường áp dụng để đo vẽ nơi có diện tích khơng lớn để thành lập đồ tỷ lệ lớn Trong phương pháp toàn đạc vị trí điểm chi tiết chủ yếu xác định phương pháp tọa độ cực mà trục cực hướng I-II, đo góc cực  khoảng cách cực S (Hình I-2) 1' II IV P 3' S 2'  M'   I III M C Hình I-2: Các phương pháp tồn đạc đo điểm chi tiết Dựa vào S  ta chuyển vị trí điểm chi tiết lên vẽ Độ cao điểm chi tiết xác đinh phương pháp đo cao lượng giác Việc thành lập đồ địa hình phương pháp tồn đạc chia làm giai đoạn: + Giai đoạn đo ngồi thực địa giá trị góc , góc đứng V khoảng cách S gọi cơng tác tác nghiệp + Giai đoạn tính phịng giá trị khoảng cách ngang S độ chênh cao h va độ cao H góc , vẽ điểm chi tiết lên vẽ * Trình tự thực dụng cụ máy kinh vĩ+ mia đứng: - Công tác chuẩn bị + Thành lập lưới khống chế đo vẽ + Đặt máy vào điểm trạm đo (là điểm khống chế đo vẽ) Sau định tâm, cân máy, xác định giá trị MO + Đo chiều cao máy (i) thước mia o + Định hướng ban đầu 00 điểm khống chế lân cận (vị trí bàn độ trái) - Đo yếu tố điểm chi tiết ngang ghi tọa độ Y bàn số Một bàn số thường có hình chữ nhật gọi vùng hoạt động phần nằm ngồi danh giới hình chữ nhật gọi vùng liệt tọa độ không ghi vùng Góc thấp bên trái vùng hoạt động có tọa độ X=0 Y=0 đồ cần phải đặt vùng hoạt động bàn số Con chuột bàn số thường có nút 16 nút dùng để điều khiển chuong trình bàn số húa Khi nỳt chuột thường nút góc cao trái ấn dấu hiệu điện tử truyền tới vị trí chữ thập cảm ứng xuống bàn số Vị trí cố định cặp dây thẳng dây nằm ngang Như cặp tọa độ đồ số ghi nhận gửi đến máy tính Việc dùng bàn số hóa u cầu người số hóa phải có kĩ số hóa cao, để tránh lỗi số hóa, đem lại độ xác cho abnr đồ Hiện nay, phương pháp thường sử dụng lý do: độ xác đồ khơng cao, khơng hiệu mặt time, khó khăn số hóa bàn đồ phức tạp Bản đồ sau số hóa đồ dạng vector - Dùng máy quét Scanner để quét đồ, phim ảnh với tốc độ phân giải thích hợp( thường dùng 300-500 DPI) Sản phẩm ảnh đồ dạng raster Sử dụng phần mêm chuyên dụng số hóa đối tượng hình ảnh đồ hình máy tính Phương pháp sử dụng rộng rói nú có ưu điểm sau: Tận dụng chức đồ họa sẵn có phần mềm phóng to, thu nhở số chức hỗ trợ cho q trình số húa khác, độ xác đồ cao tiết kiêm đáng kể thời gian số hóa Điển hình phần mềm số húa bán tự động đồ hệ thống phần mềm Mapping office tập đoàn intergraph Hiện thị trường Việt Nam xuất số phần mêm tự động Vector hóa Tuy nhiên giá thành cũn tương đối cao sản phẩm Vector hóa chất lượng chưa cao, phơ thuộc nhiều vào chất lượng 19 đồ gốc nên phần mềm chưa sử dụng phổ biến Vì phương pháp chủ yêu để số hóa đồ phương pháp số hóa bán tự động Thành lập đồ từ ảnh viễn thám: Khái niệm: Viễn thám khoa học cơng nghệ mà nhờ tính chất vật thể quan sát xác định, đo đạc phân tích mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp với chúng - Các hệ thống thiết bị vệ tinh viễn thám bao gồm: + Hệ thống kiểm tra theo dừi tuyến bay + Hệ thống kiểm tra hoạt động vệ tinh + Hệ thống thu nhận số liệu Các loại vệ tinh sử dụng: vệ tinh Landsat( có vệ tinh từ landsat tời 7) phóng lên) Vệ tinh Landsat bay độ cao 705km, cảnh có độ phủ 185km x 170km với chu kì chụp lặp 16 ngày núi cảm quan trọng việc nghiên cứu tài nguyên môi trường - Vệ tinh Spot: bay độ cao 832km với chu kì lặp lại 23 ngày Mỗi cảnh có độ phủ 60x60 km Tư liệu spot sử dụng nhiều không cho việc nghiên cứu tài nguyên mà cũn sử dụng cho công tác đồ quy hoạch - Vệ tinh terra: Nhật phóng ngày 18/12/99 vệ tinh nằm dự án ESO Nasa Độ cao từ 700-737km Ảnh aster vệ tinh có 14 band phổ, từ nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt Độ phân giải ảnh aster 15m vùng nhìn thấy cận hồng ngoại, 30m vựng hông ngoại 90m vựng hồng ngoại nhiệt Chu kì lặp 16 ngày, cảnh rộng 60x60km đến 5/2/2003 vệ tinh chụp khoảng 560 ngàn cảnh phủ trùm lần trái đất Ảnh vệ tinh ngày ứng dụng nhiều VN Trước tiên ảnh có độ phân giải cao ảnh Landsat, số lượng kênh phổ lớn, giá chấp nhận được, phù hợp với nghiên cứu VN 20 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH PHÙ HỢP TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG SẮT II.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG SẮT II.1.1 Đặc điểm chung Bản đồ địa hình khảo sát đường sắt đồ địa hình thông thường phải tuân thủ yêu cầu bắt buộc như: - Tỷ lệ đồ phù hợp với mục đích thành lập - Độ xác địa hình địa vật - Độ xác mơ hình số địa hình trường hợp thành lập đồ số - Hệ tọa độ đồ thống tính chuyển hệ toạ độ mong muốn II.1.2 Đặc điểm đồ địa hình khảo sát đường sắt Bản đồ địa hình thành lập khảo sát đường sắt có đặc điểm sau: - Bản đồ địa hình phục vụ cho cơng tác xác định hướng tuyến, vị trí tuyến Bản đồ phải thể khu vực rộng, có tính bao qt để có thơng tin lựa chọn hướng vị trí tuyến đường sắt thiết kế Do tỷ lệ đồ thích hợp tỷ lệ vừa nhỏ - Bản đồ địa hình dọc tuyến: Phạm vi đồ thể dọc theo tuyến đường sắt xác định, chiều rộng đo không lớn (vài chục mét), chiều dài kéo dài theo chiều dài tuyến Bản đồ phục vụ cho công tác thiết kế chi tiết tuyến đường, tỷ lệ đồ thích hợp tỷ lệ lớn - Bản đồ địa hình vị trí đặc biệt Các vị trí đặc biệt cần thể riêng như: vị trí cầu, nút giao, vị trí cần xử lý đặc biệt Đặc điểm phạm vi đo rộng hai phương, mức độ chi tiết đồ cao, tỷ lệ đồ thích hợp tỷ lệ lớn 21 - Bản đồ địa hình tuyến đường sắt đô thị Đặc điểm đường sắt đô thị qua khu dân cư có mật độ đông đúc, nhiều địa vật nhà cửa cơng trình xây dựng hữu u cầu đồ địa hình phải thể xác địa vật địa hình, cơng trình ngầm, mức độ chi tiết đồ cao, đặc biệt phải khớp nối với quy hoạch xây dựng dự án triển khai thành phố Tỷ lệ đồ thích hợp tỷ lệ lớn II.2 PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH PHÙ HỢP TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG SẮT II.2.1 Trong trường hợp cải tạo tuyến đường sắt xây dựng tuyến đường sắt có tốc độ thấp Đặc điểm chung cải tạo tuyến đường sắt cũ xây dựng tuyến đường sắt có tốc độ thấp hướng tuyến xác định xác định trực tiếp thực địa Trong nội dung khảo sát phải đo vẽ mặt cắt dọc mặt cắt ngang tuyến đường  Nên sử dụng phương pháp mặt cắt để thành lập đồ địa hình II.2.2 Trong trường hợp xây dựng tuyến đường sắt có tốc độ cao Đặc điểm cơng tác khảo sát trường hợp hướng tuyến xác định trực tiếp thực địa cánh tuyến dài Do hướng tuyến phải xác định đồ địa hình, số liệu mặt cắt dọc mặt cắt ngang thường xác định trực tiếp đồ địa hình từ bố trí tuyến đường sắt từ đồ thực địa sau tiến hành đo vẽ mặt cắt dọc mặt cắt ngang tuyến đường phục vụ công tác thiết kế Tùy theo giai đoạn khảo sát thiết kế mà cần có đồ địa hình tỷ lệ khác Cụ thể: - Giai đoạn lập Báo cáo đầu tư thiết kế sơ bộ: Lúc hướng tuyến đòi hỏi tính tổng qt cao, đồ địa hình sử dụng đồ có tỷ lệ vừa (1/10000, 1/5000) 22 - Giai đoạn lập thiết kế kỹ thuật thiết kế vẽ thi công: Do yêu cầu chi tiết đồ án thiết kế Bản đồ địa hình thành lập đồ có tỷ lệ lớn (1/2000, 1/1000, 1/500) Do tùy theo giai đoạn khảo sát thiết kế lựa chọn phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp Cụ thể sau: Giai đoạn Báo cáo đầu tư thiết kế sơ Với tỷ lệ địa hình cần thành lập 1/10000 đến 1/5000 phương pháp thành lập đồ địa hình thích hợp phương pháp đo ảnh hàng không ảnh vệ tinh - Đo ảnh hàng không: Đo ảnh hàng không khó thực cố số đơn vị có chức thiết bị chuyên dụng Dịch vụ đo ảnh hàng không Việt Nam chưa phát triển Ảnh hàng không dạng số cung cấp cho số đơn vị theo quy định Bộ Tài nguyên môi trường - Đo ảnh vệ tinh: Ảnh vệ tinh thương mại phổ biến với dịch vụ tốt, thời gian thực nhanh chóng Chúng ta đặt hàng mua đồ ảnh vệ tinh qua mạng Internet qua đại lý cung cấp Việt Nam, tỷ lệ đồ địa hình thành lập từ ảnh vệ tinh đạt tới 1/5000 Giá thành rẻ nhiều so với phương pháp khác, thời gian nhận sản phẩm ngắn (khoảng vài ngày) Khi thành lập đồ địa hình với tỷ lệ 1/5000 phương pháp hiệu giá thành thời gian thực Cũng phương pháp phù hợp với trình độ kỹ thuật cán kỹ thuật ngành GTVT Đây phương pháp phù hợp - Phương pháp kết hợp: Phương pháp dựa đồ địa hình tỷ lệ nhỏ có (phổ biến đồ tỷ lệ 1/25000 có phạm vi tồn quốc) Kết hợp với phương pháp đo điểm để tăng tỷ lệ đồ địa hình lên tỷ lệ mong muốn Tuy nhiên để thực phải có đồ địa hình tỷ lệ nhỏ dạng số (thường phải số hóa lại đồ 1/25000) Phương pháp tương đối phức tạp liên quan tới cơng tác khớp nối hệ 23 tọa độ, chồng ghép mảnh đồ…Là phương pháp khó khăn cán kỹ thuật ngành GTVT Giai đoạn lập TKKT TKBVTC Ở giai đoạn hướng tuyến đường sát xác định Mục tiêu công tác đo vẽ đo vẽ đồ địa hình dọc tuyến với độ xác cao tỷ lệ đo vẽ lớn Phương pháp thành lập đồ địa hình thích hợp phương pháp đo điểm Các phương pháp lựa chọn - Phương pháp toàn đạc: - Phương pháp mặt cắt - Phương pháp GPS a Phương pháp toàn đạc Ưu điểm: Thực dễ dàng, đặc biệt với dụng cụ máy toàn đạc điện tử Năng suất đo cao, dễ dàng đo vẽ đồ tỷ lệ lớn Khơng địi hỏi kỹ thuật đo đạc phức tạp Rất thích hợp đo vẽ khu vực có phạm vi rộng như: nút giao, cầu, vị trí cần xử lý đặc biệt… Nhược điểm: Phải thành lập lưới đo vẽ Do u cầu cơng tác thiết kế phải có mặt cắt dọc mặt cắt ngang tuyến Do mặt cắt dọc mặt cắt ngang lấy đồ địa hình số, địi hỏi tính xác mơ hình số địa hình (Nội dung đề cấp phần sau) b Phương pháp mặt cắt Ưu điểm: Thực dễ dàng, khơng địi hỏi u cầu cao thiết bị Số liệu khảo sát có tính xác cao, thuận lợi cho cơng tác thiết kế Nhược điểm: Mức độ chi tiết đồ kém, khơng thích hợp đo vẽ vị trí có phạm vi rộng như: nút giao, cầu, vị trí cần xử lý đặc biệt… c Phương pháp GPS Ưu điểm: Có thể thực nhiều điều kiện thời tiết khác Hệ toạ độ đồ tính chuyển hệ toạ độ mong muốn Kết 24 đo chịu ảnh hưởng người đo Năng suất đo cao Thích hợp đo vẽ vị trí có phạm vi rộng như: nút giao, cầu, vị trí cần xử lý đặc biệt… Nhược điểm: Yêu cầu thiết bị (máy đo GPS), yêu cầu điều kiện thu tín hiệu GPS (góc mở lên bầu trời 1100, xa trạm rada, trạm thu phát tín hiệu truyền hình…Trình độ người đo xử lý liệu tương đối cao II.2.3 Trong trường hợp xây dựng tuyến đường sắt đô thị Với đặc điểm đường sắt thị phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp phương pháp tồn đạc Các phương pháp cịn lại khơng phù hợp: - Phương pháp đo ảnh: Khó thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn, nhiều địa vật cản trở đến trình chụp ảnh - Phương pháp mặt cắt: Rất khó thực khu vực đo vẽ có nhiều địa vật che khuất, khơng xác định hướng tuyến đường sắt thực địa - Phương pháp GPS: Có nhiều địa vật cản trở đến việc thu tín hiệu GPS, chất lượng đồ khó đảm bảo 25 CHƯƠNG III QUY TRÌNH ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT ĐƯỜNG SẮT Như phân tích chương II Phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp khảo sát đường sắt gồm: - Phương pháp đo ảnh (ảnh vệ tinh) - Phương pháp toàn đạc - Phương pháp đo mặt cắt Các phương pháp lại nhiều hạn chế khả thi Trong chương đề cập quy trình kỹ thuật thành lập đồ địa hình khảo sát đường sắt theo ba phương pháp trên, phương pháp phù hợp với trình độ kỹ thuật cán ngành GTVT III.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO ẢNH Bản đồ số thành lâp phương pháp đo ảnh đơn vị có chuyên môn riêng thực Do không đề cập đến quy trình thành lập Khi khai thác đồ địa hình thành lập phương pháp đo ảnh cần lưu ý số vấn đề sau: - Hệ tọa độ sử dụng đồ: Chúng ta phải kiểm tra tính chuyển hệ toạ độ đồ hệ tọa độ quốc gia VN2000 hệ tọa độ khu vực Tốt nên tính chuyển hệ tọa độ VN2000 phục vụ cho trình khớp nối sau Hiện có nhiều phần mềm tính chuyển hệ tọa độ - Tính xác mơ hình địa hình: Phần lớn đồ thể dạng số, cần phải kiểm tra tính xác mơ hình số (tính xác cục bộ, hệ quy chiếu độ cao sử dụng) Cách thực đơn giản đối chiếu với đồ địa hình tỷ lệ 1/25000 tỷ lệ lớn (nếu có) số điểm độ cao đặc biệt III.2 PHƯƠNG PHÁP TOÀN ĐẠC Thiết bị sử dụng thơng dụng máy tồn đạc điện tử 26 III.2.1 Khái quát máy toàn đạc điện tử Cấu tạo chung Máy toàn đạc điện tử loại máy trắc địa đa chức cho phép giải nhiều toán chuyên ngành trắc địa Hiện giới có nhiều hãng chế tạo máy toàn đạc điện tử, chúng có hình dạng, kích thước, trọng lượng tính kỹ thuật khác chúng có sơ đồ cu to tng quỏt nh sau: máy đo xa điện tử (edm) phần mềm tiện ích (cpu) máy kinh vĩ điện tử (dt) Hỡnh I-1: S đồ khối tổng quát máy toàn đạc điện tử Khối 1: Máy đo xa điện tử (Electronic Distance Metter- EDM) Chức năng: Thực việc tự động đo khoảng cách nghiêng từ điểm đặt máy đến gương bề mặt phản xạ Khối 2: Máy kinh vĩ điện tử (Digital Theodolite – DT) Chức năng: Thực tự động q trình đo góc góc đứng Kết đo góc dạng số hình máy chuyển vào xử lý (Khối 3) máy TĐĐT Khối 3: Phần mềm tiện ích (Central Processing Unit- CPU) Chức năng: - Thực toán trắc địa, xử lý số liệu đo góc, đo cạnh từ máy đo xa máy kinh vĩ điện tử để tính đại lượng cần thiết: VD Tính toạ độ độ cao từ số liệu đo góc, đo cạnh, tính khoảng cách nằm ngang 27 - Thực quản lý liệu - Thực chức giao tiếp máy TĐĐT thiết bị khác máy tính cá nhân (PC), máy đo GPS… Tính - Đo góc: Máy tồn đạc điện tử thực chức đo góc máy kinh vĩ điện tử thơng thường Độ xác đo góc đạt từ 1”-5” - Đo chiều dài: Máy toàn đạc điện tử thực chức đo chiều dài nhờ phận đo xa điện tử, độ xác đo chiều dài máy tồn đạc điện tử cao (từ 1mm- 5mm/km), thời gian đo vài giây - Đo cao: Máy toàn đạc điện tử thực chức đo theo nguyên lý phương pháp đo cao lượng giác Tuy nhiên chức đo cao theo nguyên lý phương pháp đo cao lượng giác - Đo đồ: Đây chức khai thác hiệu quả, máy toàn đạc điện tử đo theo nguyên lý phương pháp toàn đạc - Bố trí cơng trình: Đây chức chuyển điểm thiết kế từ vẽ thực địa phục vụ thi cơng cơng trình, chức khai thác khác hiệu - Đo gián tiếp: Chức sử dụng hiệu đo vẽ mặt cắt địa hình - Giao hội nghịch: Sử dụng để xác định tọa độ điểm ngắm điểm biết tọa độ - Đo chiều cao chướng ngại vật - Đo tính diện tích III.2.2 Quy trình đo đồ địa hình máy tồn đạc điện tử Với loại máy TĐĐT giao diện người máy khác nên thao tác đo bình đồ khác Tuy nhiên hầu hết loại máy TĐĐT đo bình đồ tuân theo trình tự chung sau: Khởi tạo công việc (tạo job) Công việc “job” hiểu file để máy TĐĐT quản lý liệu đo 28 Đặt thông số trạm máy Thông số trạm máy bao gồm toạ độ điểm đặt máy chiều cao máy Toạ điểm đặt máy nhập trực tiếp từ bàn phím gọi từ liệu lưu trữ sẵn máy Chiều cao máy đo thước thép nhập vào từ bàn phím Đặt thông số định hướng Thông số định hướng nhập theo cách sau: + Định hướng điểm biết toạ độ (điểm biết toạ độ trạm máy trước điểm lưới khống chế) + Nhập góc định hướng + Nhập góc so với hướng gốc Bắt đầu đo điểm chi tiết Trình tự đo ghi liệu tiến hành đồng thời tách thành hai thao tác riêng biệt Trong trình đo nhập mã điểm (code) Mã điểm thuộc tính gắn cho điểm đo phục vụ cho cơng việc tự động hoá biên tập đồ Chuyển liệu sang máy tính thực cơng tác biên tập vẽ đồ Hiện có nhiều phần mềm phục vụ biên tập vẽ đồ Nhiều phần mềm cịn hỗ trợ q trình chuyển liệu từ máy TĐĐT sang máy tính Khi chuyển liệu sang máy tính thường liệu theo định dạng máy Ví dụ sau: *110001+0000000000000001 21.324+0000000033616370 31 0+0000000000053109 81 0-0000000000021364 0000000000000653 87 0+0000000000001300 22.324+0000000009056100 82 0+0000000000048615 83 0- *110002+0000000000000002 21.324+0000000033252320 22.324+0000000009104280 31 0+0000000000037053 81 00000000000016890 87 0+0000000000001300 82 0+0000000000032972 *110003+0000000000000003 83 0-0000000000000480 21.324+0000000033040450 22.324+0000000009057550 31 0+0000000000022417 81 -0000000000010976 29 Để biên tập vẽ đồ sử dụng phần mềm hỗ trợ hãng, dùng phần mềm chuyển đổi sang tệp dạng (x,y,H) sau sử dụng phần mêm hỗ trợ vẽ đồ thông thường III.3 PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT Đo vẽ mặt cắt dọc - Xác định hướng mặt cắt, hướng mặt cắt theo hướng tim tuyến đường - Bố trí điểm chi tiết tim tuyến đường - Đo góc, chiều dài, độ cao điểm mặt cắt - Vẽ mặt cắt theo tỷ lệ yêu cầu Đo vẽ mặt cắt ngang - Đo vẽ mặt cắt ngang tất điểm mặt cắt dọc - Phạm vi đo vẽ mặt cắt ngang theo đặc điểm địa hình quy mơ thiết kế - Đo vẽ khoảng cách độ cao điểm hướng mặt cắt ngang Sơ họa điểm địa vật đo bổ sung địa vật dọc tuyến Vẽ mặt sơ Trên sở số liệu mặt cắt dọc mặt cắt ngang lập vẽ sơ với điểm chi tiết điểm mặt cắt dọc mặt cắt ngang Hồn thiện đồ địa hình - Vẽ đầy đủ địa vật dọc tuyến - Số hoá địa hình - Hịan thiện đồ III.4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý VỀ BẢN ĐỒ SỐ Hiện đồ số công nghệ đồ thơng dụng thực tiễn sản xuất Tuy nhiên ngồi đặc tính ưu việt đồ đề cập chương I, cần phải lưu ý đến yếu tố đảm bảo độ xác đồ số, đặc biệt độ xác mơ hình số địa 30 hình Khi thiết kế cơng trình đồ số địa hình, độ xác mơ hình số địa hình có vai trị quan trọng Để đảm bảo độ xác mơ hình số địa hình, cần lưu ý số vấn đề sau: - Mật độ điểm chi tiết: Mật độ điểm chi tiết phải đủ dầy để phần mềm số hóa xây dựng mơ hình số Đặc điểm điểm đặc trưng địa hình phải đầy đủ - Thuật tốn nội suy: Thuật toán nội suy liên quan đến chất lượng phần mềm, cần sử dụng phần mềm kiểm chứng đánh giá - Phương pháp thực hiện: Địi hịi người vẽ phải có hiểu biết định vị quy luật xây dựng mơ hình số địa hình, đặc điểm thể địa hình đường đồng mức, hiểu biết thân phân mềm 31 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Đắc Sử c.t.g, 2007, Trắc địa đại cương, Trắc địa cơng trình, Nhà xuất giao thơng vận tải [2] Nguyễn Văn Chính, ”Cơng tác trắc địa khảo sát đường ô tô thiết bị đo đạc đại”- Luận văn thạc sỹ, đại học GTVT 2007 [3] Ngô Văn Hợi, 2002 Tài liệu bồi dưỡng giảng viên trường đại học GTVT năm 2002 [4] Trần Đắc Sử c.t.g đề tài NCKH cấp “ứng dụng máy TĐĐT xây dựng giao thông” năm 2004 [5] TCXDVN 309: 2004 “Cơng tác trắc địa xây dựng cơng trình - Yêu cầu chung” [6 Nguyễn Trọng San, Đào Quang Hiếu, Đinh Cơng Hồ, 2002 Trắc địa sở tập 1, tập Nhà xuất Xây dựng [7] Quy phạm tạm thời khảo sát đường sắt [8] Các Website: http://www.Leica.com, http://www.Nikon.com, http://www.Sokkia.com, http://www.Trimble.com , http://www.gpsworld.com/ ; http://www.gpsw.co.uk/ ; http://www.colorado.edu 33 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -***** - BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TRONG KHẢO SÁT THIẾT KẾ ĐƯỜNG... chọn phương pháp thành lập đồ địa hình phù hợp đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật Đề tài ? ?Đánh giá phương pháp đo thành lập đồ địa hình khảo sát thiết kế đường sắt? ?? với mục đích đánh giá phương pháp. .. mơ hình số địa hình trường hợp thành lập đồ số - Hệ tọa độ đồ thống tính chuyển hệ toạ độ mong muốn II.1.2 Đặc điểm đồ địa hình khảo sát đường sắt Bản đồ địa hình thành lập khảo sát đường sắt