Giáo trình Trắc địa (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - TC/CĐ) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Giáo trình Trắc địa (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - TC/CĐ) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng tài liệu, giáo án, bài giảng , luậ...

HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO MÔN HỌC: TRẮC ĐỊA TTR RU UO ON NG GC CA AOO GIÁO TRÌNH N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E DD AAN NG G DD AAN NG G XXA AYY DD UU NN GG N NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG DD UU NN GG BỘ XÂY DỰNG NGHỀ: KỸ THUẬT XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP, CAO ĐẲNG TTR RU TTR RU HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU TTR RU HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU TTR RU HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU TTR RU DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG LỜI NÓI ĐẦU NN GG HH EE XXA AYY Sự phát triển đại công nghiệp có ngành điện năng, luyện kim đặc cho ngành trắc địa cơng trình nhiều nhiệm vụ: Trắc đạc phải đầu việc khảo sát, thi công, lắp ráp, nghiệm thu cơng trình xây dựng DD AAN NG G DD AAN NG G Đối với ngành xây dựng, trắc đạc ln giử vị trí quan trọng hàng đầu, thấy rỏ điều nghiên cứu giai đoạn để thực công trình: đường quốc lộ, cầu, trạm thủy điện, chung cư N NG GH HE E - Trong quy hoạch, thiết kế xây dựng cơng trình: TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Để thực cơng trình mặt đất, cơng việc phải trải qua giai đoạn qui hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công nghiệm thu: + Ở giai đoạn qui hoạch : Thí dụ qui hoạch thủy lợi người kĩ sư phải sử dụng đồ tỉ lệ nhỏ, vạch phương án xây dựng cơng trình, vạch kế hoạch tổng quát khai thác sử dụng công trình + Ở giai đoạn khảo sát : người kĩ sư phải biết đề xuất yêu cầu đo vẽ đồ tỉ lệ lớn khu vực giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng cơng trình DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG + Ở giai đoạn thiết kế : người kĩ sư phải có kiến thức trắc đạc để tính tốn thiết kế cơng trình đồ, vẽ mặt cắt địa hình + Đối với cơng tác quản lý tài nguyên thiên nhiên: DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E + Ở giai đoạn nghiệm thu quản lý cơng trình : giai đoạn cuối cùng, người kĩ sư phải có hiểu biết công tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước cơng trình xây dựng, áp dụng số phương pháp trắc lượng để theo dỏi biến dạng cơng trình q trình khai thác sử dụng TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Các loại đồ địa hình cần thiết cho cơng tác thăm dị, sử dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên Công tác tổ chức quản lý khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia Các giai đoạn khảo sát thiết kế, thi cơng vận hành cơng trình cần tới cơng tác trắc đạc thành DD UU NN GG HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG * Các công tác xây dựng theo thiết kế Nếu sử dụng thiết kế định hình cơng tác thiết kế tiến hành thành hai giai đoạn: thiết kế nhiệm vụ vẽ thi công Để lập thiết kế nhiệm vụ phải tiến hành khảo sát kinh tế kỹ thuật, có khảo sát Trắc đạc mà chủ yếu việc lập bình đồ tỉ lệ lớn 1/10.000; 1/5.000, để lập thiết kế kỹ thuật vẽ phải có bình đồ tỉ lệ 1/2000; 1/1000 N NN GG HH EE XXA AYY + Ở giai đoạn thi công : người kĩ sư phải có kiến thức kinh nghiệm cơng tác trắc đạc để đưa cơng trình thiết kế mặt đất, theo dỏi tiến độ thi công TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY - Thi cơng trục trục - Thi công trục phụ yếu tố thành phần cơng trình TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Các trục trục bố trí dựa vào mốc trắc địa Các trục sau sở để thi công trục phụ chi tiết cơng trình Cần ý chất lượng thi công phụ thuộc lớn vào công tác đo dạc DD AAN NG G N * Trắc đạc thi cơng cơng trình tiến hành theo hai giai đoạn: DD AAN NG G NG GH HE E * Trong cơng tác qui hoạch, có qui hoạch mặt qui hoạch độ cao Qui hoạch mặt tiến hành phương pháp giải tích dựa vào cơng trình có, độ cao tọa độ góc nhà cơng trình xác định từ mốc trắc địa Phương pháp đồ giải dựa vào số liệu đo trực tiếp bình đồ địa hình Qui hoạch độ cao tính tốn khối lượng đào đắp tiến hành bình đồ mặt cắt địa hình * Sau hồn thành cơng trình cần tổ chức đo vẽ nghiệm thu để lập tổng bình đồ hồn cơng cần thiết cho việc vận hành cơng trình * Việc quan sát biến dạng cơng trình (lún) phương pháp Trắc đạc phải tiến hành cách có hệ thống từ lúc đào móng q trình vận hành DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY Bài giảng môn Trắc Đạc biên soạn tổng hợp từ nhiều sách giáo trình nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy môn Trắc đạc cho sinh viên ngành kỹ thuật như: xây dựng dân dụng & cơng nghiệp, cấp nước DD AAN NG G DD AAN NG G N Nội dung giảng gồm có sau: Bài Sử dụng đồ, mặt cắt địa hình Bài 2: Đo góc thiết bị đo góc TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Bài 3: Đo cao thiết bị đo cao Bài 4: Đo dài thiết bị đo dài Bài 5: Đo đạc phục vụ thi công HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG Bài giảng soạn từ nhiều giáo trình nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong ý kiến đóng góp, phê bình bạn đồng nghiệp bạn sinh viên có tham khảo giảng HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG Với tầm quan trọng trắc địa trên, giảng môn Kỹ thuật đo đạc nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức dụng cụ, phương pháp đo đạc yếu tố bản; Đo vẽ đồ, bình đồ sử dụng đồ, bình đồ; Các kiến thức đo đạc cơng trình DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG BÀI SỬ DỤNG BẢN ĐỒ, MẶT CẮT ĐỊA HÌNH NN GG HH EE XXA AYY Những đơn vị thường dùng trắc địa 1.1 Đơn vị đo dài DD AAN NG G DD AAN NG G Năm 1791, Tổ chức đo lường Quốc tế lấy đơn vị đo dài mét với quy định: “Một mét chiều dài tương ứng với 4.10-7 chiều dài kinh tuyến qua Pari” chế tạo thước chuẩn có độ dài 1m thép khơng gỉ, có độ giãn nở nhỏ đặt Viện đo lường Pari N NG GH HE E Trong trắc địa phải đo đại lượng hình học chiều dài, góc, diện tích, thể tích đại lượng vật lý gia tốc trọng trường, thời gian, yếu tố khí tượng TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Sau kỷ XIX, độ xác thước chuẩn khơng cịn đáp ứng yêu cầu đo lường phần tử vô nhỏ Năm 1960 quy định lại “Một mét chiều dài 1.650.763,73 chiều dài bước sóng xạ chân không nguyên tử Kripton86, tương đương với quỹ đạo chuyển rời điện tử hai mức lượng 2P 10 5d5” 1m = 10dm = 100cm = 1000mm = 1000.000m = 1000.000.000Nm DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG Ngoài số nước dùng đơn vị đo dài khác: 1foot = 0,3048m, 1inch = 25,3mm, dặm hải lý 1.2 Đơn vị đo góc Trong Trắc địa thường dùng ba hệ đơn vị đo góc Radian, độ grad NN GG HH EE XXA AYY - Rad độ lớn góc tính tỷ số chiều chài cung chắn góc bán kính vòng tròn: 1800 =  rad - Quan hệ đơn vị đo góc: góc trịn =  rad = 3600 = 400g TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO - Đơn vị đo diện tích thường dùng m2, km2, ha: 1km2 = 106m2; 1ha = 104m2 Hệ tọa độ thường dùng trắc địa 2.1 Hệ tọa độ địa lý a Hình dáng thật đất DD UU NN GG Mặt đất có dạng ghồ ghề, phức tạp bao gồm đại dương lục địa, biển chiếm tới 71%; cịn lục địa có 29% Chênh lệch độ cao đỉnh núi cao Chomoluma +8.882m hố sâu Marian -11.032m khoảng 20km, so với bán kính trung bình trái đất 6.371km hMax 20 10 = =  T R 6371 3000 HH EE XXA AYY DD UU NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G DD AAN NG G - Grad góc tâm đường trịn chắn cung trịn có chiều dài 1/400 chu vi hình trịn 1g = 100c = 10000cc N NG GH HE E - Độ góc tâm đường trịn chắn cung trịn có chiều dài 1/360 chu vi hình tròn 10 = 60’ = 3600’’ TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG N DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY Hình dung thu nhỏ trái đất cầu R = 3m vết gợn lớn cầu 1cm Vì coi mặt trái đất bề mặt nhẵn Hình 1.1 DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO Mực nước gốc có tính chất thẳng góc với phương dây dọi Phương dây dọi lại phụ thuộc vào sức hút trọng trường, tức phụ thuộc vào phân bố vật chất lớp vỏ trái đất dẫn đến phương dây dọi không hội tụ tâm Mặt Geoid lượn sóng( khơng biểu diễn theo dạng tốn học) N Hình 1.2 Khối Elipxoid trái đất Kết nghiên cứu cho thấy rằng: “ Độ lồi lõm trung bình bề mặt trái đất gần trùng với mặt nước đại dương trạng thái trung bình, yên tĩnh xuyên qua lục địa, hải đảo làm thành vịng khép kín” Và gọi mặt nước gốc( MNG) hay gọi mặt Geoid Trong thực tế không xác định chuẩn mặt Geoid mà xác định gần Kvazigeoid HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG Tuy nhiên mặt Geoid Kvazigeoid khơng phải dạng tốn học, số liệu Trắc địa xử l bề mặt tốn học Vì dùng mọt mặt tốn học gần với hai mặt khối Elip trịn xoay, hay gọi khối Elipxoid, đặc trưng bán trục: Bán trục lớn a, bán trục nhỏ b độ dẹt  HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG Trong thực tế, Trái đất có hai cực băng q trình nóng lên trái đât, trái đất bị dẹt cực Vì trái đất có hình bầu dục DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG = a−b a NN GG HH EE XXA AYY Để có mặt bầu dục xoay gần giống với mặt nước gốc Quốc gia nước chọn mặt elipsoit cục N DD AAN NG G a = 6378245m DD AAN NG G NG GH HE E Hình bầu dục xoay có ý nghĩa quốc tế nhà bác học Nga Krasowski tìm năm 1940 với kết quả: b = 6356.863m  = 1/298,3 R = 6371,11 km TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO b Hệ tọa độ địa lý Hệ tọa độ địa lý lấy mặt Geoid có dạng mặt Ellipsoid làm mặt chiếu lấy phương dây dọi làm đường chiếu Đường tọa độ hệ tọa độ địa lý kinh tuyến vĩ tuyến Kinh tuyến giao tuyến mặt phẳng qua trục quay trái đất PP1 mặt Ellipsoid N DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG Kinh tuyến gốc kinh tuyến qua đài Thiên văn Greenwich ngồi London Hình 1.3 Vĩ tuyến giao tuyến mặt phẳng vng góc với trục quay trái đất mặt Ellipsoid Vĩ tuyến gốc đường xích đạo DD UU NN GG Trong giai đoạn thiết kế thi cơng cơng trình, người kỹ sư xây dựng phải HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG Độ kinh độ vĩ địa lý xác định từ kết đo thiên văn nên tọa độ địa lý gọi tọa độ thiên văn TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG N TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G Hình 1.4 DD UU NN GG Hình 1.8 DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G Trong ngành trắc địa – đồ giới Việt Nam, qua thời kỳ khác tồn nhiều loại hệ toạ độ vuông góc phẳng khác Vào cuối kỷ 20, Việt Nam thức sử dụng hệ toạ độ vng góc phẳng Gauss-Kruger gọi hệ toạ độ vng góc phẳng Gauss-KrugerHN72 (Hà Nội 1972) Vừa qua phủ ban hành định sử dụng hệ quy chiếu hệ toạ độ Quốc gia Việt Nam mới, có hiệu lực thi hành kể từ ngày 12 tháng 08 năm 2000 gọi hệ toạ độ vng góc phẳng UTM-VN2000 (Universal Transversal Mecators - Việt Nam 2000) N NN GG HH EE XXA AYY Trước hết cần thấy khái niệm toạ độ (x, y) có tờ đồ địa hình Quốc gia (trong trắc địa) khác với khái niệm thông thường tốn học Chẳng hạn: hệ toạ độ vng góc phảng Đề ( tốn học) có trục x nằm ngang, trục y thẳng đứng Nhưng hệ toạ độ vng góc phẳng GaussKruger hệ toạ độ vng góc phẳng UTM-VN2000 (trong trắc địa) lại có trục x thẳng đứng, trục y nằm ngang… 2.2 Hệ tọa độ tọa độ phẳng a Phép chiếu Gauss hệ tọa độ phẳng vng góc Gauss – Kruger DD UU NN GG DD UU NN GG + Phép chiếu Gauss HH EE XXA AYY Để thể khu vực lớn bê mặt trái đất lên mặt phẳng người ta sử dụng phép chiếu Gauss HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY biết toạ độ (x, y) thiết kế cơng trình phải bố trí cơng trình ngồi thực địa vị trí cho thiết kế Mọi sai lầm có liên quan đến toạ độ (x,y), tức có liên quan đến vị trí, kích thước cơng trình, thiết kế gây ra, thi công gây làm cho xã hội gánh chịu tổn thất nặng nề, nghiêm trọng DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG 3.3 Mia thuỷ chuẩn NN GG HH EE XXA AYY 3.3.1 Công dụng mia thuỷ chuẩn TTR RU UO ON NG GC CA AOO - Mia nhôm DD AAN NG G - Mia gỗ DD AAN NG G a Phân loại mia theo vật liệu: N 3.3.2 Phân loại mia thuỷ chuẩn b Phân loại mia theo số mặt sơn mia: - Mia mặt: sơn vạch chia mặt - Mia hai mặt đỏ, đen: sơn vạch chia hai mặt đối diện c Phân loại mia theo kết cấu: TTR RU UO ON NG GC CA AOO NG GH HE E Mia thuỷ chuẩn thực chất thước dài, có khoảng chia nhỏ đến cm Căn vào để đọc số đọc sau “s” số đọc trước “t” theo ngun lý đo cao hình học Ngồi mia sử dụng đo chi tiết thành lập đồ, đo thuỷ chuẩn thành lập mặt cắt DD UU NN GG - Mia gập - Mia rút - Mia 1,5m DD AAN NG G - Mia 4m DD AAN NG G - Mia 3m N d Phân loại mia theo chiều dài: NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG - Mia nguyên (mia liền) e Phân loại mia theo độ xác: TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO - Mia thường - Mia xác cao (mia inva) Trên mia người ta thường gắn thêm ống thuỷ tròn để làm dựng mia thẳng đứng DD UU NN GG HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG Ngồi cịn có đế mia hay thường gọi “cóc mia” làm gang, có ba chân nhọn để bám xuống đất, mặt có núm bán cầu để dựng mia, thơng thường người ta dùng đế mia làm điểm trung gian để chênh cao hai điểm xa 49 TTR RU TTR RU d- Mia inva c- Mia nhôm TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Phương pháp đo cao hình học từ tiến hành sau: DD AAN NG G a Đo cao hình học từ DD AAN NG G Giả sử cần xác định hiệu độ cao (độ chênh cao) hai điểm A B mặt đất, người ta có phương pháp sau: N Hình 4.5 Đế mia (cóc mia) 3.4 Các phương pháp đo cao hình học - Dựng mia thẳng đứng hai điểm A B, hướng đo từ A đến B gọi mia A "mia sau" (mia sau hướng tới) mia B "mia trước" - Đặt máy đo cao (máy bình chuẩn) khoảng hai mia cho đường ngắm từ máy đến A đến B gần nhau, có điều lưu ý khơng cần đặt đường thẳng qua AB hình 4.6 50 HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG - Quay ống kính ngắm mia đặt A, đưa trục ngắm ống kính vào vị trí nằm ngang, đọc mia số đọc a gọi số đọc sau (số đọc mia sau) HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO Hình 4.4 Mia thủy chuẩn DD AAN NG G DD AAN NG G b- Mia gỗ gập N NN GG HH EE XXA AYY DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NG GH HE E a- Mia gỗ liền TTR RU TTR RU DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G N NN GG HH EE XXA AYY DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO Hình 4.6 - Tương tự, quay ống kính ngắm mia đặt B, đọc mia số đọc b gọi số đọc trước (số đọc mia trước) Từ hình 4.3 ta thấy: h= a-b (4-3) DD UU NN GG Độ cao điểm B tính từ độ cao điểm A theo công thức: NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG h gọi độ chênh cao điểm B điểm A Nghĩa chênh cao hai điểm trước sau số đọc mia sau trừ số đọc mia trước Khi điểm trước B cao điểm sau A chênh cao h có dấu dương ngược lại, điểm trước B thấp điểm sau A thi h mang dấu âm HB = HA + h (4.4) TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG Hình 4.7 HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G b Đo cao hình học phía trước N Nghĩa độ cao điểm trước độ cao điểm sau cộng với chênh cao hai điểm sau điểm trước 51 DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG Đặt máy thăng bằng, cho tâm máy đường thẳng dây dọi (đường thẳng đứng) với điểm A (hình 4.7) NN GG HH EE XXA AYY hAB = i - b (4.5) TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G c Đặt máy AB TTR RU UO ON NG GC CA AOO Chiều cao máy đo mia thước thép Nếu điểm trước B cao điểm sau A chênh cao h mang dấu dương ngược lại, h mang dấu âm N h độ chênh cao điểm B điểm A, chiều cao máy trừ số đọc mia DD AAN NG G NG GH HE E Đưa trục ngắm ống kính vào vị trí nằm ngang, đo chiều cao I máy đọc mia đặt B số đọc b Từ hình 4.4 ta có: Trong nhiều trường hợp ta đặt máy điểm điểm mà ta phải đặt ngồi AB hình 4.8 Số đọc mia A a số đọc mia B b (ở hướng tới AB) hiệu độ cao hai điểm là: (5.5) N DD AAN NG G Hình 4.8 TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG hAB = a - b d Đo chênh cao hai điểm xa DD UU NN GG 52 HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG Do tầm nhìn ống kính bị hạn chế, nên khoảng cách máy - mia trạm đo hạn chế, tối đa đạt tới 120m; khoảng cách từ mốc biết độ cao tới mốc cần tìm độ cao thường lớn; muốn đo chênh cao chúng phải bố trí nhiều trạm máy liên tiếp, hình 4.6 M mốc biết độ cao, N mốc cần tìm độ cao; M N hai mốc cách xa HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G 53 N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY Hình 4.9 TTR RU TTR RU DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG BÀI ĐO ĐẠC PHỤC VỤ THI CÔNG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG (5.1) Giả sử BC = S, ta có:  ' '  '' HH EE XXA AYY DD UU NN GG (5.2) 54 DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO  = tk -  S = S N NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO nhiều lần lấy trung bình, giả sử 1 Tính số hiệu chỉnh góc: DD UU NN GG NG GH HE E Hình 5.1 Sơ đồ bố trí góc Đặt máy B định hướng A, đặt giá trị lên bàn độ l BA (thường đặt o 0’00’’) Sau quay máy đến giá trị bàn độ đạt lBA+ tk ta khố bàn độ lại, hướng đặt khoảng cách S, đánh dấu điểm C Sau ta đảo ống kính, quay máy ngắm A xác, bố trí góc tk, hướng đặt khoảng cách S ta điểm C2 Nếu C1, C2 trùng coi điểm C cần bố trí Nếu C1, C2 lệch đáng kể lấy trung bình C1C2 điểm C cần tìm Để bố trí góc với độ xác cao hơn, ta đo lại góc ABC bố trí, đo HH EE XXA AYY DD AAN NG G Giả sử cần bố trí góc ABC = tk Trong A, B hai điểm có ngồi thực địa, C điểm cần bố trí (hình 5.1) N NN GG HH EE XXA AYY 1.1 Dụng cụ bố trí Máy kinh vĩ, thước thép máy toàn đạc điện tử 1.2 Phương pháp bố trí DD AAN NG G NG GH HE E Chuyển góc thiết kế thực địa m"  (5.3) NN GG HH EE XXA AYY   " DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG  mS = S S = 300000.1,5 = 2.2mm 206265 DD AAN NG G DD AAN NG G m N NG GH HE E Đây chiều dài cần xê dịch so với điểm C góc  Ví dụ: Khi S = 300m, m = 1,5" , ta có: TTR RU UO ON NG GC CA AOO 300m 0,5mm 1,5mm 10” 2,4mm 4,8mm 14,5mm 30” 7,2mm 14,5mm 43,6mm TTR RU UO ON NG GC CA AOO 0,2mm TTR RU UO ON NG GC CA AOO 1” Chuyển chiều dài thiết kế thực địa 2.1 Dụng cụ bố trí Tuỳ theo độ xác thiết kế, bố trí đường thẳng thực địa sử dụng dụng cụ thước vải, thước thép, dây invar, máy thủy chuẩn, máy toàn đạc điện tử 2.2 Phương pháp bố trí HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G 100m N DD UU NN GG S 50m NN GG HH EE XXA AYY  DD AAN NG G NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO Với sai số chuyển dịch mS = 2,2mm,vì ngồi thực địa ta hồn tồn dùng thước có khoảng chia mm thực Trên thực địa, từ điểm C đường thẳng vng góc với CB, ta dùng thước đặt đoạn CCo= S phía tuỳ thuộc vào dấu  Vậy ta bố trí góc ABCo = tk với độ xác cao 2.3 Các nguồn sai số Độ xác bố trí góc phụ thuộc vào: + Sai số đo ngắm (ngắm đọc số bàn độ) + Sai số máy + Sai số ngoại cảnh + Sai số định tâm máy, định tâm tiêu, sai số số liệu gốc (A, B) Những nguồn sai số không ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác dựng góc thiết kế, chúng gây xê dịch phương hướng BC dẫn đến BCo Từ cơng thức (5.3) ta có bảng (5.1) Bảng 5.1.Ảnh hưởng sai số góc tỷ lệ với khoảng cách S: 55 TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG + Số hiệu chỉnh độ dài thước kiểm nghiệm: lk + Số hiệu chỉnh nhiệt độ: t + Số hiệu chỉnh độ nghiêng mặt đất: v Vậy AB’= lđo, l = ltk- lđo  mS theo yêu cầu 56 HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG N N DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NN GG HH EE XXA AYY DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG Từ B’, hướng AB’ đặt đoạn l theo dấu l: Nếu l dương từ B’ kéo dài đoạn l, l âm rút AB’ đoạn phía A 2.3 Các nguồn sai số Thấy rằng, độ xác bố trí chiều dài tuỳ thuộc vào độ xác đo khoảng cách AB’: ml = mđo Vậy nguồn sai số ảnh hưởng đến bố trí gồm: + Sai số kiểm nghiệm thước + Sai số ngắm hướng chuẩn (sai số định tuyến) + Sai số nhiệt độ lúc đo lúc kiểm nghiệm thước không giống + Sai số do lực kéo thước lúc đo không lúc kiểm nghiệm thước + Sai số xác định độ dốc địa hình + Sai số thước võng + Sai số đọc số thước Vì vậy, tuỳ thuộc vào yêu cầu độ xác bố trí để lựa chọn máy móc, dụng cụ đo Ngày nay, chủ yếu bố trí máy tồn đạc điện tử vừa đơn giản vừa nhanh chóng Chuyển độ cao thiết kế thực địa 3.1 Dụng cụ bố trí HH EE XXA AYY NG GH HE E TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Hình 5.2 Sơ đồ bố trí chiều dài cạnh Trên thực địa, từ A theo hướng cho, đặt khoảng cách thiết kế (l tk) đánh dấu điểm B’ Đo lại AB’ nhiều lần thước thép máy toàn đặc điện tử tiến hành hiệu chỉnh nguồn sai số sau vào kết quả: DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY Giả sử, từ điểm A có thực địa, theo hướng cho trước cần bố trí chiều dài với giá trị thiết kế: AB = ltk với sai số mS theo yêu cầu (hình 5.2) TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG N NN GG HH EE XXA AYY TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E Máy thuỷ bình, máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện tử 3.2 Phương pháp bố trí a Bố trí máy thuỷ bình: Giả sử cần bố trí điểm P có độ cao Htk dựa vào điểm P’ hình chiếu điểm P mặt bằng, A điểm có độ cao HA ngồi thực địa (hình 5.3) (5.4)  b = a - hAP (5.5) Như vậy, thực địa ta quay máy ngắm mia P’, nâng hạ mia P’ cho số đọc mia giá trị b Khi mặt phẳng đế mia điểm P cần bố trí Để kiểm tra cơng tác bố trí: Ta đo thuỷ chuẩn độ cao điểm P để xác định độ cao nó, đem so sánh với độ cao thiết kế tiến hành hiệu chỉnh Nếu sai lệch vượt cho phép phải bố trí lại Độ xác bố trí độ cao phương pháp phụ thuộc vào: + Sai số số liệu gốc (HA): mA + Sai số đọc số (đọc số a): ma + Sai số đặt mia đọc số b: mb (ma= mb) + Sai số đánh dấu điểm P (từ P’ đến P): mdd: dùng cọc gỗ mdd= ±3 5mm, sử dụng ốc vít hay định ốc: mdd= ±1mm DD AAN NG G HH EE XXA AYY Vậy: m H2 = m A2 + 2ma2 + mdd2 DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG HH EE XXA AYY N DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY hAP = HP - HA= a – b DD AAN NG G NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG Hình 5.3 Sơ đồ bố trí độ cao máy thủy chuẩn Đặt máy thuỷ bình A P’, quay máy ngắm xác mia A, đọc số đọc mia a Ta tính số đọc mia P’ để có độ cao theo thiết kế P, giả sử b Ta có: 57 (5.6) TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG N TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY b Bố trí máy kinh vĩ Giả sử cần bố trí điểm P có độ cao thiết kế, A điểm có độ cao HA ngồi thực địa (hình 5.4) DD UU NN GG Trong đó: hAP = HP - HA (5.7) N h  vtk = arctg AP   S AP  DD UU NN GG 58 HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Phương pháp chuyển cạnh dốc thiết kế Khi xây dựng đất đường ô tô, đường sắt, đào kênh mương cần phải bố trí đường thẳng có độ dốc thiết kế trước Để bố trí đường thẳng dùng máy thuỷ bình, máy kính vĩ, máy tồn đạc điện tử để bố trí 4.1 Bố trí máy thuỷ bình Giả sử cần bố trí đường thẳng AB có độ dốc thiết kế (hình 5.5) Trên đường thẳng thiết kế, bố trí hai điểm A, B có độ cao thiết kế Đặt máy cho hai ốc cân song song với đường thẳng AB (ốc 1, ốc 2) dùng hai ốc cân điều chỉnh cho số dọc mia A số dọc mia B (bằng a) Như vậy, tia ngắm độ dốc thiết kế DD AAN NG G NN GG HH EE XXA AYY Vậy: DD AAN NG G NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG Hình 5.4 Sơ đồ bố trí độ cao máy kinh vĩ Đặt máy kính vĩ A, cân máy, đặt mia (hoặc tiêu) P’ Đo chiều cao máy im, đánh dấu vị trí mia im Đặt bàn độ đứng giá trị TK đóng bàn độ đứng Tại P’ nâng hạ mia để ngang màng chữ thập trùng vào vị trí đánh dấu mia Vậy mặt phẳng đế mia điểm P cần bố trí Cách tính TK : Giả sử A có độ cao HA , P độ cao HP , SAP khoảng cách AP thiết kế TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG N TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E NN GG HH EE XXA AYY Tại điểm trung gian đường thẳng AB, đặt điều chỉnh mia cho số đọc mia a Vậy mặt phẳng đế mia điểm nằm đường thẳng có độ dốc thiết kế NN GG HH EE XXA AYY TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG Hình 5.7 Sơ đồ bố trí đường thẳng có độ dốc thiết kế mắt thường HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G DD AAN NG G NG GH HE E Hình 5.6 Sơ đồ bố trí đường thẳng có độ dốc thiết kế máy kinh vĩ Đặt máy A, cân máy, đặt mia (hoặc tiêu) B Đo chiều cao máy (im), đánh dấu tiêu B tiêu trung gian (1,2) vị trí im Quay máy ngắm B, cố định ống kính vị trí đánh dấu mia B Các tiêu 1, nâng hạ cho tia ngắm vị trí đánh dấu Như vậy, mặt phẳng đế mia (tiêu) nằm đường thẳng AB có độ dốc thiết kế 4.3 Bố trí cách ngắm mắt thường Giả sử A, B hai điểm biết độ cao thiết kế thực địa (hình 5.7) N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG 4.2 Bố trí máy kính vĩ Giả sử A, B hai điểm ngồi thực địa có độ cao thiết kế (hình 1.6) 59 TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G N NN GG HH EE XXA AYY h = H tk − H TT (5.8) 60 HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG N DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NN GG HH EE XXA AYY Viết h dấu cọc lên cọc Cần thiết đóng cọc biểu thị độ cao thiết kế cạnh cọc đỉnh ô vuông 5.2 Phương pháp tia ngắm nghiêng a Phương pháp sử dụng máy thuỷ bình Phương pháp sử dụng máy thủy bình ứng dụng bố trí mặt phẳng có độ dốc khơng lớn Bản chất phương pháp đưa trục quay máy thuỷ bình vào vị trí vng góc với mặt phẳng định bố trí, để quay ống kính, trục ngắm quét thành mặt phẳng song song với mặt phẳng cần bố trí (hình 1.8) Giả sử có điểm A, B, C, D thực địa có độ cao thiết kế, AB bố trí vng góc với CD Hình 5.8 Phương pháp tia ngắm Đặt máy C, cho hai ốc cân (ốc nghiêng máy thủy chuẩn ốc 2) nằm song song với AB, quay ống kính song song với hai ốc cân đó, điều HH EE XXA AYY NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E Dùng cọc ngắm có độ cao (bằng k) Đặt hai cọc ngắm A B, người ngắm đứng A, lấy tia ngắm hai mép đầu cọc A B Các cọc trung gian di chuyển, nâng hạ cho mép chúng nằm đường ngắm mắt PQ Phương pháp chuyển mặt dốc thiết kế Thực chất cơng tác bố trí mặt phẳng bố trí độ cao cho số điểm cố định có độ cao nằm mặt phẳng Có thể coi, bố trí mặt phẳng trường hợp mở rộng bố trí độ cao 5.1 Phương pháp đo cao vng Phương pháp sử dụng trường hợp mặt phẳng xây dựng tương đối lớn Trước hết phải bố trí lưới ô vuông mặt đất (chú ý để trục lưới ô vuông song song với độ dốc thiết kế) Dùng máy thuỷ bình để xác định độ cao cọc đỉnh lưới vng Nếu cọc đóng sát mặt đất tự nhiên độ cao gọi độ cao đen Tìm hiệu số độ cao thiết kế độ cao đầu cọc, độ cao thiết kế độ cao đỏ: TTR RU TTR RU NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G DD AAN NG G N DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG NG GH HE E chỉnh ốc cân để đưa bọt thuỷ dài vào Quay ống kính hướng CD, điều chỉnh ốc cân thứ để có số đọc mia A B (bằng a) Quay máy điểm khác để có số đọc a Vậy mặt phẳng đế mia điểm nằm mặt phẳng có độ dốc thiết kế b Phương pháp sử dụng máy kinh vĩ Khi bố trí đường thẳng AB có độ dốc thiết kế bàn độ đứng, cố định ống kính, lúc tia ngắm độ dốc thiết kế, ta quay máy đo điểm khác để có số Chuyển vị trí điểm mặt ngồi thực địa TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD UU NN GG DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Hình 5.9 Sơ đồ bố trí trục phương pháp tọa độ cực Từ tọa độ điểm 1, 2, C ta tính góc β chiều dài đoạn 1C l dựa theo toán trắc địa nghịch HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG HH EE XXA AYY N NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G NG GH HE E XXA AYY DD UU NN GG TTR RU UO ON NG GC CA AOO Chuyển vị trí điểm thiết kế phương pháp tọa độ cực Phương pháp dùng để chuyển thiết kế thực địa xuất phát từ điểm đường chuyền 6.1 Phương pháp bố trí a Dụng cụ bố trí : Thường dùng máy kinh vĩ kết hợp với thước thép dùng toàn đạc điện tử Phương pháp tọa độ cực kết hợp điều kiện, thơng tầm ngắm từ điểm mốc đặt máy tới điểm mốc thứ hai điểm bố trí Khi khoảng cách ngắn, dùng thước thép máy kinh vĩ, khoảng cách lớn dùng máy kinh vĩ đàm b Cách bố trí: Giả sử điểm lưới đường chuyền có ngồi thực địa, cần xác định điểm C có tọa độ thiết kế (hình 5.9) 61 TTR RU TTR RU DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG l m2  DD AAN NG G TTR RU UO ON NG GC CA AOO m =m +l c N NN GG HH EE XXA AYY TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G NG GH HE E Đặt máy 1, định hướng chuẩn 1- 2, bố trí góc β, hướng bố trí đoạn l, ta đánh dấu điểm C ngồi thực địa 6.2 Độ xác bố trí điểm Phương pháp chịu ảnh hưởng nguồn sai số sau: + Sai số bố trí: Gồm sai số bố trí góc β (mβ) sai số bố trí chiều dài l (ml) + Sai số định tâm máy (me), định tâm tiêu (mr): Hai loại sai số phụ thuộc vào góc β, chuẩn bị chọn phương án nên chọn góc cực β ≤ 90o, chiều dài cực l ≤ b (trong đó: b chiều dài cạnh gốc 1- 2) + Sai số số liệu gốc (mg) + Sai số đánh dấu điểm thực địa (mdd) Như vậy, sai số trung phương tổng hợp điểm bố trí theo phương pháp tọa độ cực là: (5.9) + me2 + mr2 + mg2 + mdd l DD UU NN GG m = m +l c m2  (5.10) NN GG HH EE XXA AYY XXA AYY DD UU NN GG Trong loại sai số sai số bố trí lớn ta nâng cao tay nghề cẩn thận bố trí =  mC =  = 3,5mm 2 m m = " l = " 5.206265 =  7,3 100000 TTR RU UO ON NG GC CA AOO 62 HH EE XXA AYY DD UU NN GG DD UU NN GG HH EE XXA AYY DD AAN NG G C TTR RU UO ON NG GC CA AOO S N m DD AAN NG G NG GH HE E Ví dụ: Cần bố trí điểm C với sai số mC =  5mm, biết l1C=100,00m,  =30000’00” DD UU NN GG TTR RU TTR RU XXA AYY DD UU NN GG NN GG HH EE XXA AYY TÀI LIỆU THAM KHẢO NG GH HE E Trắc địa đại cương Nguyễn Tấn Lộc - Trần Tấn Lộc - Lê Hoàn Sơn - Đào Xuân Lộc NXB ĐH Bách Khoa TP HCM năm 1996 NXB Giáo Dục - Hà Nội năm 1992 DD AAN NG G DD AAN NG G Trắc Địa Đào Duy Liêm - Đổ Hữu Hinh - Lê Duy Ngụ - Nguyễn Trọng San N Trắc Địa Nguyễn Quang Tác NXB Xây Dựng - Hà Nội năm 1998 TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO Sổ Tay Trắc Địa Cơng Trình Phạm Văn Chun - Lê Văn Hưng - Phạn Khang NXB Khoa Học kỹ Thuật - Hà Nội năm 1996 Đo Đạc Công Trình Đinh Thanh Tịnh - Bùi Đức Tiến NXB Khoa Học kỹ Thuật - Hà Nội năm 1979 Trắc Địa Bản Đồ Kỹ Thuật Số Nguyễn Thế Thận - Nguyễn Hạc Dũng NXB Giáo Dục - năm 1999 DD UU NN GG XXA AYY DD UU NN GG Trắc Địa đại cương Nguyễn Văn Chuyên – NXB Xây Dựng 2003 Trắc Địa sở Nguyễn Trọng San – NXB Xây Dựng 2002 NN GG HH EE XXA AYY Trắc Địa đại cương Hoàng Xuân Thành – NXB Xây Dựng 2005 10 Trắc Địa Xây Dựng thực hành Vủ Thặng – NXB Xây Dựng 2002 DD UU NN GG HH EE XXA AYY HH EE XXA AYY DD UU NN GG N TTR RU UO ON NG GC CA AOO TTR RU UO ON NG GC CA AOO DD AAN NG G 12 Hướng dẫn giải tập Trắc Địa đại cương Vủ Thặng – NXB KH&KT 2000 DD AAN NG G NG GH HE E 11 Hướng dẫn thực hành Trắc Địa đại cương Phạm Văn Chuyên – NXB GTVT 2005 63