Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 5: LƯỚI KHÔNG CHẾ TRẮC ĐỊA 5.1. Khái niệm về lưới khống chế trắc địa 5.1.1. Khái niệm chung Trong đo đạc trắc địa để tránh sai số tích lũy và nâng cao độ chính xác, ta thường áp dụng nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Trước hết người ta dùng các thiết bị và phương pháp đo có độ chính xác cao để xác định tọa độ và cao độ một số điểm, những điểm này được gọi là điểm khống chế, khi liên kết các điểm khống chế này lại sẽ tạo thành lưới khống chế. Từ tọa độ và cao độ của các điểm khống chế ta có thể đo đạc xác định được tọa độ và cao độ các điểm khác ở xung quanh, những điểm này gọi là điểm chi tiết. Như vậy lưới khống chế chính là cơ sở để đo vẽ bản đồ, khảo sát xây dựng, bố trí công trình, nghiên cứu khoa học,... till 52% Trong trắc địa có 2 loại lưới khống chế: Lưới khống chế tọa độ hoặc lưới khống chế mặt bằng (horizontal control networks) và lưới khống chế độ cao.
Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân CHƯƠNG 5: LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA 5.1 Khái niệm lưới khống chế trắc địa 5.1.1 Khái niệm chung Trong đo đạc trắc địa để tránh sai số tích lũy nâng cao độ xác, ta thường áp dụng nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết, từ độ xác cao đến độ xác thấp Trước hết người ta dùng thiết bị phương pháp đo có độ xác cao để xác định tọa độ cao độ số điểm, điểm gọi điểm khống chế, liên kết điểm khống chế lại tạo thành lưới khống chế Từ tọa độ cao độ điểm khống chế ta đo đạc xác định tọa độ cao độ điểm khác xung quanh, điểm gọi điểm chi tiết Như lưới khống chế sở để đo vẽ đồ, khảo sát xây dựng, bố trí cơng trình, nghiên cứu khoa học,… Trong trắc địa có loại lưới khống chế: Lưới khống chế tọa độ lưới khống chế mặt (horizontal control networks) lưới khống chế độ cao 5.1.2 Lưới khống chế tọa độ Lưới khống chế tọa độ tập hợp điểm khống chế ngồi thực địa có tọa độ (X,Y) xác định với độ xác cao, dùng làm sở để xác định vị trí điểm cần đo Lưới khống chế tọa độ chia làm: lưới tọa độ quốc gia, lưới khống chế sở lưới khống chế đo vẽ - Lưới tọa độ quốc gia: lưới khống chế tọa độ thống toàn quốc phục vụ đo vẽ đồ địa hình, địa chính, nghiên cứu khoa học chia làm cấp: cấp "0", lưới tọa độ hạng I, II III - Lưới khống chế sở (chêm dày, khu vực): lưới khống chế tọa độ phát triển từ lưới tọa độ quốc gia, lưới khống chế sở nhằm phục vụ cho việc lập lưới khống chế đo vẽ đo đạc chi tiết khu vực cụ thể Lưới khống chế sở chia thành cấp: lưới sở cấp 1, lưới sở cấp - Lưới khống chế đo vẽ: lưới khống chế tọa độ phát triển từ lưới khống chế sở lưới cấp cao nhằm phục vụ cho việc đo đạc chi tiết khu vực cụ thể -1- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân 5.1.3 Lưới khống chế độ cao Lưới khống chế độ cao (levelling control networks) tập hợp điểm khống chế ngồi thực địa, có cao độ (H) xác định với độ xác cao, dùng làm sở để xác định cao độ điểm cần đo Tuỳ theo quy mơ độ xác giảm dần, lưới khống chế độ cao chia làm: - Lưới độ cao quốc gia: lưới khống chế độ cao thống toàn quốc, đo theo phương pháp đo cao hình học, sở để xác định độ cao phục vụ đo vẽ đồ địa hình, địa nghiên cứu khoa học Lưới độ cao quốc gia chia thành lưới độ cao hạng I, II, III (Nghị định 27/2019 năm 2019) - Lưới độ cao kỹ thuật (cơ sở): lưới khống chế độ cao phát triển từ lưới độ cao quốc gia, lưới độ cao kỹ thuật nhằm phục vụ cho việc lập lưới khống chế đo vẽ đo đạc chi tiết địa hình - Lưới khống chế đo vẽ: lưới khống chế độ cao phát triển từ lưới độ cao kỹ thuật lưới cấp cao nhằm phục vụ cho việc đo đạc chi tiết khu vực cụ thể Lưới khống chế đo vẽ thường lưới chung tọa độ độ cao, chia làm cấp lưới đo vẽ cấp lưới đo vẽ cấp 5.2 Lưới đường chuyền kinh vĩ 5.2.1 Khái niệm Lưới khống chế đo vẽ bố trí dạng tuyến đường chuyền khép kín khơng khép kín, dùng máy kinh vĩ để đo góc kẹp cạnh với sai số trung phương đo góc mβ = ± 30’’ đo chiều dài trực tiếp cạnh đường chuyền với sai số trung phương tương đối 1/T = 1/2000 Một lưới đường chuyền phải có số lượng điểm gốc đủ để tạo 01 phương vị khởi tính, 01 điểm tọa độ khởi tính 01 điểm để khép tọa độ Đường chuyền kinh vĩ dạng lưới khống chế đo vẽ, áp dụng phổ biến nơi rậm rạp, tầm nhìn khó khăn, đặt theo hướng cơng trình dạng thẳng phục vụ trực tiếp cho đo vẽ đồ 5.2.2 Phân loại đường chuyền a) Đường chuyền đơn: gồm đường chuyền phù hợp đường chuyền treo - Đường chuyền phù hợp (suitable planming network): đường chuyền nối hai điểm biết tọa độ Dạng dạng tốt lưới đường chuyền -2- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân - Đường chuyền treo: Đường chuyền phát triển từ điểm biết tọa độ, đầu tự Đây dạng áp dụng điều kiện khó khăn phải đo lần b) Đường chuyền khép kín (close planming network) Đường chuyền xây dựng xuất phát từ điểm khép điểm Đây dạng đường chuyền hay sử dụng, xây dựng khu vực đo vẽ khơng có nhiều điểm khống chế biết tọa độ Tuy nhiên dạng đường chuyền có nhiều điểm yếu ta nên sử dụng khu vực đo vẽ không lớn c) Đường chuyền có điểm nút (intersection planming network) Điểm nút xem điểm hội tụ đường chuyền treo xem điểm nút đường chuyền phù hợp Đây dạng lưới đường chuyền tốt cho kết đồng độ xác -3- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân 5.2.3 Bình sai đường chuyền phù hợp (Framework Adjusting) Trong bình sai đường chuyền thường có hai loại điều kiện: điều kiện góc điều kiện tọa độ Việc bình sai gần tiến hành theo điều kiện, trước hết ta tiến hành bình sai góc, dùng góc bình sai để tính số gia tọa độ, sau bình sai tọa độ a) Các số liệu ban đầu - Biết sơ đồ đường chuyền phù hợp gồm n đỉnh hình vẽ D C CA 2 1 S12 n n-1 A=1 Sn-1,n BD B=n n-1 - Biết tọa độ điểm gốc C, A, B D (điểm đầu đường chuyền A, điểm cuối B) Biết góc định hướng cạnh đầu αCA góc định hướng cạnh cuối αBD b) Các số liệu cần đo đạc - Đo góc bên trái (hoặc bên phải): có n đỉnh tương ứng với n góc là: β1, β2 βn-1, βn - Độ dài cạnh đường chuyền là: S12, S23 Sn-1,n c) Tính tốn bình sai Bước 1: Bình sai số khép góc Theo lý thuyết tính góc định hướng thì: α12 = αCA + β1 -1800 α23 = α12 + β2 -1800 αBD = αn-1,n + βn -1800 Cộng công thức vế theo vế, ta có: -4- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân αBD = αCA+ β1 + β2 +…+ βn - n.1800 Đặt tổng góc lý thuyết là: ΣβLT = αBD - αCA + n.1800 Σβđo = β1 + β2 + + βn-1 + βn Sai số khép góc là: fβ = Σβđo - ΣβLT Kiểm tra điều kiện sai số khép góc cho phép: |fβ| ≤ [fβ] Sai số khép góc giới hạn, [fβ] = ±60''√𝑛 Tính số hiệu chỉnh góc bằng: (coi góc sai số nhau) Vi = − 𝑓𝛽 𝑛 Tính góc sau hiệu chỉnh: β'i = βiđo + Vi Bước 2: Tính góc định hướng αi,i+1 = αi-1,i + β'i - 1800 Chẳng hạn góc định hướng cạnh 12 là: α12= αCA+ β'1 - 1800 Bước 3: Tính số gia tọa độ cạnh đo Δxi,i+1 = Si,i+1 cos αi,i+1 Δyi,i+1 = Si,i+1 sin αi,i+1 (với i = 1,2, n) Tính tổng số gia cạnh đo: ΣΔxđo = ΣΔxi,i+1 ΣΔyđo = ΣΔxi,i+1 Bước 4: Bình sai số khép tọa độ Tính số gia lý thuyết: ΣΔxlt = xB - xA ΣΔylt = yB - yA Sai số khép tọa độ tính theo cơng thức: fS=√𝑓𝑥2 + 𝑓𝑦2 Với fx = ΣΔxđo - ΣΔxlt fy = ΣΔyđo - ΣΔylt Lập tỷ số kiểm tra điều kiện chấp nhận sai số khép tọa độ: -5- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân 𝑓𝑠 𝐿 ≤ 2000 Trong đó: L tổng chiều dài đường chuyền kinh vĩ hở, L=ΣSi,i+1 Tính số hiệu chỉnh số gia tọa độ: 𝑓𝑥 𝑆 𝐿 𝑖,𝑖+1 𝑓𝑦 𝑉∆𝑦𝑖,𝑖+1 = − 𝑆𝑖,𝑖+1 𝐿 Tính gia số tọa độ hiệu chỉnh theo công thức sau: 𝑉∆𝑥𝑖,𝑖+1 = − Δx'i,i+1 = Δxi,i+1 + 𝑉∆𝑥𝑖,i+1 Δy'i,i+1 = Δyi,i+1 + 𝑉∆𝑦𝑖,i+1 Bước 5: Tính tọa độ điểm đường chuyền sau bình sai xi = xi-1 + Δx'i-1,i yi = yi-1 + Δy'i-1,i Ví dụ: 5.1 Đường chuyền có sơ đồ hình vẽ D C CA 2 1 S12 A=1 4 3 Sn-1,n BD B=4 Số đỉnh đường chuyền: n = Điểm đầu A (1508,253; 1615,886), điểm cuối B(1569,32; 1843,15) Góc định hướng cạnh gốc CA là: αCA = 230°52'05'' Góc định hướng cạnh gốc BD là: αBD =100°08'01'' Các góc đo: β1= 85°20'49''; β2= 91°11'37''; β3= 159° 42'05''; β4= 253°0'18'' Chiều dài cạnh đo được: S1 = 150,445m; S2 = 92,735m; S3 = 120,235m u cầu: Tính tốn tọa độ điểm lưới đường chuyền Hướng dẫn bình sai: Bước 1: Bình sai số khép góc Tính tổng góc lý thuyết là: ΣβLT = αBD - αCA + n.1800 = 100°08'01'' - 230°52'05'' + 4.1800 = 589°15'56'' -6- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Σβđo = β1 + β2 + β3 + β4 =85°20'49''+ 91°11'37''+ 159°42'05''+ 253°0'18'' = 589°14'49'' Sai số khép góc là: fβ = Σβđo - ΣβLT = 589°14'49'' - 589°15'56'' = -67" Kiểm tra điều kiện sai số khép góc cho phép: |fβ | ≤ [fβ] Sai số khép giới hạn [fβ] = 60''√4 =120" |fβ | = 67" < [fβ] =120" đảm bảo điều kiện sai số khép góc Tính số hiệu chỉnh góc bằng: Vi = − 𝑓𝛽 𝑛 =− −67" = 17" Ta tính góc sau hiệu chỉnh: β'i = βiđo + Vi β'1 = 85°21'6'' β'2 = 91°11'54'' β'3 = 159°42'22'' β'4 = 253°0'35'' Bước 2: Tính góc định hướng αi,i+1= αi-1,i + β'i - 1800 α12=αCA+ β1 - 1800 =230°52'5'' + 85°21'6''- 1800 = 136°13'11'' α23=α12+ β2 - 1800 = 47°25'5'' α34=α23+ β3 - 1800 = 27°7'26'' αBD=α34+ β4 - 1800 =100°8'1'' Bước 3: Tính số gia tọa độ đoạn đo Δxi,i+1 = Si,i+1cos αi,i+1 Δyi,i+1 = Si,i+1sin αi,i+1 Đoạn 12: Δx12 = S12 cos α12 = 150,445 cos136°13'11'' = -108,621 Δy12 = S12 sin α12 = 150,445 sin136°13'11'' = 104,092 Đoạn 23: Δx23 = S23 cos α23 = 92,735 cos47°25'5''= 62,749 Δy23 = S23 sin α23 = 92,735 sin47°25'5''= 68,282 Đoạn 34: Δx34 = S34 cos α34 = 120,235 cos27°7'26''= 107,012 Δy34 = S34 sin α34 = 120,235 sin27°7'26''= 54,817 Tính tổng số gia đoạn đo: ΣΔxđo = ΣΔxi = -108,621 + 62,749 + 107,012 =61,140 ΣΔyđo = ΣΔxi = 104,092 + 68,282 + 54,817 = 227,191 -7- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Bước 4: Bình sai số khép tọa độ Tính tổng số gia lý thuyết: ΣΔxlt = xB - xA = 1569,32 - 1508,253 = 61,067 ΣΔylt = yB - yA = 1843,15 - 1615,886 = 227,314 Sai số số gia phần: fx = ΣΔxđo - ΣΔxlt = 61,140 - 61,067 = 0,073 fy = ΣΔyđo - ΣΔylt = 227,191 - 227,314 = - 0,123 Sai số khép tọa độ toàn phần: fS=√𝑓𝑥2 + 𝑓𝑦2 = √0,0732 + 0,1232 = 0,143 Lập tỷ số kiểm tra điều kiện chấp nhận sai số khép tọa độ: 𝑓𝑠 𝐿 = 0,143 363,145 = 3000 ≤ 2000 =>Đảm bảo điều kiện với L=S12 + S23 + S34 = 150,445 + 92,735m + 120,235 = 363,145m Tính số hiệu chỉnh số gia tọa độ: 𝑉∆𝑥12 = − 𝑉∆𝑦12 = − 𝑓𝑥 𝐿 𝑓𝑦 𝐿 𝑆12 = − 𝑆12 = − 0,073.150,445 363,145 = −0,03 −0,123.150,445 363,145 = 0,051 𝑉∆𝑥23 =-0,019 𝑉∆𝑦23 = 0,031 𝑉∆𝑥34 =-0,024 𝑉∆𝑦34 = 0,041 Tính gia số tọa độ hiệu chỉnh theo công thức sau: Δx'i,i+1 = Δxi,i+1 + 𝑉∆𝑥𝑖,𝑖+1 Δy'i,i+1 = Δyi,i+1 + 𝑉∆𝑦𝑖,𝑖+1 Δx'12 = -108,621 + (-0,03) = -108,651; Δy'12 =104,092 + 0,051 = 104,143 Δx'23 = 62,749 + (-0,019) = 62,730 Δy'23 =68,282 + 0,031 = 68,313 Δx'34 = 107,012 + (-0,024) = 106,988 Δy'34 =54,817 + 0,041 = 54,858 Bước 5: Tính tọa độ điểm đường chuyền sau bình sai xi = xi-1+ Δx'i-1,i yi = yi-1+ Δy'i-1,i x2 = xA+Δx'12 = 1508,253 + (-108,651) =1399,602 -8- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân y2 = yA+Δy'12 = 1615,886 + 104,143 =1720,029 x3 = 1399,602 + 62,730 =1462,332 y3 = 1720,029 + 68,313 =1788,342 Kiểm tra khép điểm B xB = 1462,332 + 106,988 = 1569,320 (khớp với tọa độ điểm B) yB = 1788,342+ 54,858 = 1843,200 (khớp với tọa độ điểm B) Ta lập bảng tính bình sai sau: Tên điểm βđo (độ phút giây) Si,i+1 (m) βi αi ,i+1 (độ phút giây) (độ phút giây) Δxi,i+1 Δyi,i+1 Vxi,i+1 Vyi,i+1 Δx'i,i+1 Δy'i,i+1 136 13 11 -108,621 104,092 -0,030 0,051 -108,651 104,143 47 25 05 62,749 68,282 -0,019 0,031 62,730 68,313 27 07 26 107,012 54,817 -0,024 0,041 106,988 54,858 Xi (m) Yi (m) 1508,253 1615,886 1.399,602 1.720,029 1.462,332 1.788,342 1.569,320 1.843,200 C 230 52 05 A 85 20 49 85 21 06 150,445 91 11 37 91 11 54 92,735 159 42 05 159 42 22 120,235 B 253 00 18 253 00 35 100 08 01 D 5.2.4 Bình sai đường chuyền kín a) Các số liệu ban đầu - Biết sơ đồ đường chuyền khép kín gồm n đỉnh hình vẽ - Biết tọa độ điểm đầu A (từ lưới cấp cao hơn) - Biết góc định hướng cạnh đầu α12 b) Các số liệu cần đo đạc - Đo góc bên trái (hoặc bên phải): có n đỉnh tương ứng với n góc là: β1, β2 βn - Đo độ dài cạnh đường chuyền là: S12, S23 S(n-1)n -9- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tn c) Tính tốn bình sai Bước 1: Bình sai số khép góc Sai số khép góc là: fβ = Σβđo - (n-2).1800 Kiểm tra điều kiện sai số khép góc cho phép: fβ ≤ [fβ] Ở lấy [fβ] = 60''√𝑛 Tính số hiệu chỉnh góc bằng: (coi góc sai số nhau) Vβi = − 𝑓𝛽 𝑛 Tính góc sau hiệu chỉnh: đo βi = βi + Vβi Bước 2: Tính góc định hướng P αi= αi-1 - βi + 180 (khi góc β nằm phía phải hướng tính) T αi= αi-1 + βi - 180 (khi góc β nằm phía trái hướng tính) Bước 3: Tính số gia tọa độ đoạn đo Δxi(i+1) = Sicos αi Δyi(i+1) = Sisin αi Bước 4: Bình sai số khép tọa độ fx = ΣΔxi(i+1) fy = ΣΔyi(i+1) Sai số khép tọa độ toàn phần: fS=√𝑓𝑥2 + 𝑓𝑦2 Lập tỷ số kiểm tra điều kiện chấp nhận sai số khép tọa độ: 𝑓𝑠 𝐿 ≤ 2000 Trong đó: L tổng chiều dài đường chuyền, L=S1 + S2+ +Sn Tính số hiệu chỉnh số gia tọa độ: 𝑓𝑥 𝑆 𝐿 𝑖 𝑓𝑦 𝑉∆𝑦𝑖 = − 𝑆𝑖 𝐿 Tính gia số tọa độ hiệu chỉnh theo công thức sau: 𝑉∆𝑥𝑖 = − Δx'i = Δxi + 𝑉∆𝑥𝑖 -10- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân đo βi = βi + Vβi β1 = 108°36'01'' β2 = 130°11'49'' β3 = 106°02'17'' β4 = 81°08'30'' β5 = 114°01'23'' Bước 2: Tính góc định hướng p αi= αi-1 - βi + 180 α12=56°43'41'' p 0 α23= α1 - β2 + 180 =56°43'41'' - 130°11'49''+ 180 = 106°31'52'' tính tương tự có: α34= 180°29'35'' α45=279°21'5'' α51=345°19'42'' Bước 3: Tính số gia tọa độ đoạn đo Δxi = Si cos αi Δyi = Si sin αi Đoạn 12: Δx12 = S1 cos α12 = 46,72 cos56°43'41''= 25,631 Δy12 = S1 sin α12 = 46,72 sin56°43'41''= 39,061 Đoạn 23: Δx23 = S2 cos α23 = 74,467 cos106°31'52''= -21,189 Δy23 = S2 sin α23 = 74,467 sin106°31'52''= 71,389 Đoạn 34: Δx34 = S3 cos α34 = 90,239 cos180°29'35''= -90,236 Δy34 = S3 sin α34 = 90,239 sin180°29'35''= -0,777 Đoạn 45: Δx45 = S4 cos α45 = 92,286 cos279°21'5''= 14,995 Δy45 = S4 sin α45 = 92,286 sin279°21'5''= -91,060 Đoạn 51: Δx51 = S5 cos α51 = 73,04 cos345°19'42''= 70,658 Δy51 = S5 sin α51 = 73,04 sin345°19'42''= -18,500 -12- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Bước 4: Bình sai số khép tọa độ Sai số khép tọa độ phần: fx = ΣΔxi = 25,631 -21,189 -90,236 +14,995 +70,658 = -0,139 fy = ΣΔyi = 39,061 +71,389 -0,777 -91,060 -18,500 = 0,115 Sai số khép tọa độ toàn phần: fS=√𝑓𝑥2 + 𝑓𝑦2 = √0,1392 + 0,1152 = 0,18 Lập tỷ số kiểm tra điều kiện chấp nhận sai số khép tọa độ: 𝑓𝑠 𝐿 = 0,18 376,752 = 2100 ≤ (Đảm bảo điều kiện) 2000 L=S1 + S2 + S3 +S4+S5= 46,72 +74,467+90,239+92,286+73,04= 376,752 m Tính số hiệu chỉnh số gia tọa độ: 𝑓𝑥 𝑆 𝐿 𝑖 𝑓𝑦 = − 𝑆𝑖 𝐿 𝑉∆𝑥𝑖 = − 𝑉∆𝑦𝑖 𝑉∆𝑥12 = − 𝑉∆𝑦12 = − 𝑓𝑥 𝐿 𝑓𝑦 𝐿 𝑆1 = − 𝑆1 = − −0,139.46,72 376,752 0,115.46,72 376,752 = 0,017 = −0,014 VΔx23 = 0,028 ;VΔy23 = -0,023 VΔx34 = 0,033 ;VΔy34 = -0,027 VΔx45 = 0,034 ;VΔy45 = -0,028 VΔx51 = 0,027 ;VΔy51 = -0,022 Tính lại gia số tọa độ (hiệu chỉnh): Δx'i = Δxi + 𝑉∆𝑥𝑖 Δy'i = Δyi + 𝑉∆𝑦𝑖 Δx'12 = 25,648 Δy'12 = 39,047 Δx'23 = -21,161 Δy'23 = 71,366 Δx'34 = -90,202 Δy'34 = -0,804 Δx'45 = 15,030 Δy'45 = -91,088 -13- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Δx'51 = 70,685 Δy'51 = -18,522 Kiểm tra tổng số gia tọa độ sau hiệu chỉnh: ΣΔx'i = 0,000 ΣΔy'i = 0,000 Vậy sai số khép đường chuyền Bước 5: Tính tọa độ điểm đường chuyền sau bình sai xi = xi-1+ Δx'i yi = yi-1+ Δy'i x2 = x1+Δx'12 = 1508,253 + 25,648 = 1533,901 y2 = y1+Δy'12 = 1615,886 + 39,047 = 1654,933 tính tương tự ta có: x3 = 1512,740 ; y3 =1726,299 x4 = 1422,538 ; y4 = 1725,495 x5 = 1437,568; y5 = 1634,408 Kiểm tra khép điểm A xA = x5+Δx'51 =1437,568+ 70,685 =1508,253m (khớp với tọa độ điểm B) yA = y5+Δy'51 =1634,408+ (-18,522) =1615,886m (khớp với tọa độ điểm B) Ta lập bảng tính bình sai sau: Tên điểm (độ phút giây) βđo A=1 108 35 49 130 11 37 Si (m) βi αi (độ phút giây) (độ phút giây) 106 02 05 56 43 41 81 08 18 A=1 108 35 49 Δx'i 25,631 39,061 0,017 -0,014 25,648 106 31 52 -21,189 71,389 0,028 -0,023 -21,161 71,366 180 29 35 -90,236 -0,777 0,033 -0,027 -90,202 -0,804 279 21 14,995 -91,060 0,034 -0,028 15,030 -91,088 345 19 42 70,658 -18,500 0,027 -0,022 70,685 Y (m) 1508,253 1615,886 1533,901 1654,933 1512,740 1726,299 1422,538 1725,495 1437,568 1634,408 1508,253 1615,886 39,047 114 23 73,04 X (m) Δy'i 81 30 92,286 114 01 11 Vyi 106 17 90,239 Vxi 130 11 49 74,467 Δyi 108 36 46,72 Δxi -18,522 Ví dụ 5.3 Lưới khống chế đường chuyền khép kín hình vẽ -14- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân II S1 I 1 2 S2 S4 3 4 III S3 IV Kết đo góc đỉnh đường chuyền máy kinh vĩ theo phương pháp đo đơn giản với sai số theo vị trí bàn độ β ≤ ± 2t (với t = 30’’) thể bảng sau: SỔ ĐO GÓC BẰNG Người đo: Nguyễn Văn A Máy: Nikon Ngày đo: 20/10/2020 Người ghi tính: Lê Ngọc C Thời tiết: Nắng nhẹ, gió nhẹ Người kiểm tra: Huỳnh Công D Trạm đo Điểm đo II IV I Thuận kính IV II III II Vị trí bàn độ ngang IV 0o0’00’’ Giá trị góc đo trung bình Sơ họa II I 1 43051’28’’ Đảo kính 179o59’04’’ IV 0o0’00’’ I Thuận kính 152o59’32’’ I Đảo kính 332o59’23’’ IV Giá trị góc nửa vịng đo 223051’59’’ III III Trị số đọc nửa vòng đo II I 2 III 179o59’02’’ 0o0’00’’ II Thuận kính 27o52’24’’ II Đảo kính 207o53’02’’ IV 180000’09’’ I 0o0’00’’ II 3 III IV -15- Giáo trình Trắc địa Xây dựng Trạm đo GV: Nguyễn Hữu Tuân Trị số đọc nửa vòng đo Điểm đo Vị trí bàn độ ngang III Thuận kính 135o15’43’’ III Đảo kính 315o15’08’’ I Giá trị góc nửa vịng đo Giá trị góc đo trung bình Sơ họa I 4 III 180o00’03’’ IV Điểm mốc I có tọa độ XI = 1000; YI = 100 Góc định hướng cạnh I-II αI-II = 900 42' 47'' Kết đo chiều dài trực tiếp cạnh đường chuyền sau: S1= 77,245m; S2= 22,130m; S3= 85,170m; S4= 16,325m Sai số khép góc cho phép [fβ] = 60''√𝑛 ; Sai số khép tọa độ 1/2000 Yêu cầu: Hãy bình sai kết đo tính tọa độ đỉnh đường chuyền Hướng dẫn thực tính tốn bình sai 1) Xử lý số liệu đo - Lập bảng tính kết đo góc sau: Trạm đo Điểm đo Vị trí bàn độ ngang Trị số đọc nửa vịng đo Giá trị góc nửa vòng đo Sai số vòng đo β=|β1-β2| βi=bi-ai [1] [2] II IV I III I I III III Thuận kính IV II II [3] IV II [4] [5] 0o0’00’’ Thuận kính Đảo kính Thuận kính 152o59’32’’ 332o59’23’’ 179o59’02’’ [7] 31’’ 43051’44’’ 11’’ 152o59’57’’ 29’’ 27o52’39’ 43o51’59’’ 179o59’04’’ 0o0’00’’ β 43051’28’’ 43051’28’’ 223051’59’’ Đảo kính [6] Giá trị góc đo trung bình 152o59’32’’ 153o00’21’’ 0o0’00’’ 27o52’24’’ -16- 27o52’24’’ Giáo trình Trắc địa Xây dựng Trạm đo Điểm đo GV: Nguyễn Hữu Tuân Trị số đọc nửa vòng đo Vị trí bàn độ ngang Giá trị góc nửa vịng đo Sai số vòng đo β=|β1-β2| Giá trị góc đo trung bình β βi=bi-ai [1] [2] [3] II I 0o0’00’’ III III 135o15’43’’ 315o15’08’’ Đảo kính I 180o00’03’’ [7] 27o52’53’ 180000’09’’ Thuận kính [6] [5] 207o53’02’’ Đảo kính IV IV [4] 135o15’43’’ 38’’ 135o15’24’’ 135o15’05’’ 3590 59' 44'' Tổng - Kiểm tra độ xác kết đo, ta thấy giá trị cột [6] thỏa mãn điều kiện: Δβ = |β1 - β2| ≤ 2.t = 60" (vì t=30") - Tính tốn giá trị đo góc trung bình đỉnh đường chuyền (thể cột [7]) theo công thức: Số liệu đo góc xử lý xong, ta tiến hành bình sai 2) Tính tốn bình sai tìm tọa độ - Bình sai sai số khép góc: Sai số khép góc với đường chuyền kín là: fβ = ∑βi - (n-2).1800 = 3590 59' 44'' - (4-2).1800 = -16'' Sai số khép góc cho phép [fβ] = 60''√𝑛 = 120", so sánh kết ta thấy sai số khép góc thỏa mãn điều kiện: |fβ| ≤ [fβ] Tính số hiệu chỉnh góc bằng: Vβi = - fβ/n = -(-16)/4 = 4'' Kết bình sai tính tọa độ điểm thể bảng sau: Tên điểm A=1 Góc đo Khoảng cách đo (m) Góc định hướng ban đầu 43 51 44 Góc hiệu chỉnh Tính góc định hướng Tính số gia X Tính số gia Y Vxi Vyi Số gia hiệu chỉnh 'X Số gia Y hiệu chỉnh 'Y 43 51 48 77,245 90 42 47 X (m) 1000 90 42 47 - 0,961 77,239 -17- 0,016 -0,012 - 0,945 77,227 Y (m) 100 Giáo trình Trắc địa Xây dựng 152 59 57 153 22,13 27 52 39 135 15 24 -10,291 19,591 0,005 -0,004 - 10,287 269 50 - 0,247 - 85,170 0,018 -0,014 - 0,229 314 34 35 11,458 - 11,629 0,003 -0,003 11,461 999,055 177,227 988,768 196,815 988,539 111,631 1000 100 19,588 - 85,183 135 15 28 16,325 A=1 117 42 46 27 52 43 85,17 GV: Nguyễn Hữu Tuân - 11,631 43 51 44 5.3 Lưới độ cao kỹ thuật Lưới độ cao kỹ thuật phát triển theo phương pháp thủy chuẩn hình học, phương pháp đo cao lượng giác công nghệ GNSS tĩnh Tùy theo yêu cầu cụ thể thiết kế lưới độ cao kỹ thuật trùng số toàn điểm thuộc lưới sở cấp 1, lưới sở cấp lập mốc riêng phục vụ cho việc truyền độ cao đến lưới khống chế đo vẽ sử dụng trực tiếp đo chi tiết địa hình Lưới độ cao kỹ thuật phát triển từ điểm lưới độ cao quốc gia 5.3.1 Lưới độ cao kỹ thuật theo phương pháp thủy chuẩn hình học Lưới độ cao kỹ thuật thiết kế để truyền độ cao kỹ thuật cho số tất mốc thuộc lưới sở cấp 1, lưới sở cấp tùy theo yêu cầu thực tế phải nêu rõ thiết kế kỹ thuật Lưới độ cao kỹ thuật sử dụng phương pháp thủy chuẩn hình học thiết kế dạng tuyến đơn tuyến có hay nhiều điểm nút, có điểm gốc điểm độ cao quốc Trường hợp đặc biệt khó khăn phép thiết kế tuyến treo Độ dài tuyến đo treo không 4km phải đo đi, đo đo chiều với hai chiều cao máy khác 10cm lấy kết trung bình lần đo Chiều dài tuyến đơn phụ thuộc vào khoảng cao cần đo vẽ không vượt giá trị nêu Bảng Thông tư 68/2015 Bộ tài nguyên môi trường, cụ thể sau: Máy đo máy thủy chuẩn hình học, có độ phóng đại từ 20x trở lên, trị giá vạch chia ống bọt nước lớn 45” tương ứng với 2mm, sử dụng mia gỗ (hoặc kim loại) hai mặt, trị số vạch khắc 1cm Nếu sử dụng máy thủy chuẩn -18- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân điện tử với mia mã vạch phải sử dụng máy mia có độ xác tương đương trở lên Tuyến độ cao kỹ thuật đo chiều, mia phải đặt đế mia cọc đóng chặt xuống đất Chênh cao đọc theo ống kính đến milimet, khoảng cách đọc số chẵn đến mét trực tiếp mia Khi dùng mia hai mặt số, phải đọc số theo thứ tự sau: - Đọc số mặt đen, mặt đỏ mia sau; - Đọc số mặt đen, mặt đỏ mia trước; Khi dùng mia mặt số: - Đọc số mia sau; - Đọc số mia trước; - Thay đổi chiều cao máy 10cm; - Đọc số mia trước; - Đọc số mia sau Khoảng cách đo từ máy đến mia trung bình 120m, (cho phép điều kiện tốt dài không 200m); chiều cao tia ngắm so với mặt đất ≥ 0,2m; chênh khoảng cách từ máy đến mia không 5m, chênh tích lũy khoảng cách tuyến đo khơng 50m Chênh lệch độ cao trạm tính theo mặt mia theo độ cao máy không 5mm Phải bố trí tổng số trạm đo tuyến đo số chẵn Nếu sử dụng máy thủy chuẩn điện tử với mia mã vạch quy trình đo, khoảng cách, quy định tiêu kỹ thuật tuân thủ theo quy định máy Sai số khép tuyến độ cao kỹ thuật không vượt giá trị: Fh = ±50√𝐿 (mm) Trong đó: L tổng chiều dài tuyến độ cao (tính Km) Nếu địa hình dốc số trạm đo phải đặt 1km 25 trạm máy sai số khép cao độ cho phép không vượt quá: Fh = ±10√𝑛 (mm) Với n số trạm máy đường đo đo Lưới độ cao phải tiến hành bình sai chặt chẽ theo nguyên lý số bình phương nhỏ 5.3.2 Lưới độ cao kỹ thuật theo phương pháp lượng giác Lưới độ cao cấp kỹ thuật lập phương pháp đo cao lượng giác, sử dụng máy toàn đạc điện tử để đo chênh cao Tuyến đo độc lập -19- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân trùng với lưới đường chuyền, chiều dài tuyến quy định không vượt giá trị phương pháp đo cao hình học Góc đứng đo độc lập đồng thời trình đo góc lưới đường chuyền Sử dụng máy đo có độ xác đo góc đứng ≤10”, số lần đo góc đứng với số lần đo góc Phải thực đo theo chiều về, số chênh trị giá góc đứng lần đo ≤15” Các thông số: chiều cao máy, chiều cao gương phải đo xác đến 1mm Chênh cao điểm tính theo chiều cao máy, chiều cao gương góc đứng trung bình vòng đo sau xử lý sai số MO Chênh cao trung bình lấy theo giá trị trung bình theo hai chiều đo đo Sai số khép tuyến độ cao điểm gốc độ cao là; Fh = ±50√𝐿 (mm) Trong đó: L tổng chiều dài tuyến độ cao (tính Km) Lưới độ cao phải tiến hành bình sai chặt chẽ theo nguyên lý số bình phương nhỏ 5.3.3 Lưới độ cao kỹ thuật đo theo công nghệ GNSS tĩnh Công nghệ GNSS (Global Navigation Sattelite System) công nghệ định vị, dẫn đường hệ thống vệ tinh tồn cầu Hình 4.8 Thiết bị thu tín hiệu vệ tinh theo GNSS -20- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Công nghệ GNSS bao gồm phương pháp như: GNSS tĩnh (Static GNSS), GNSS động (Kinematic GNSS) GNSS động thời gian thực (Real time Kinematic GNSS), GNSS động xử lý sau (Post Processing Kinematic GNSS) Công nghệ GNSS tĩnh phương pháp định vị tương đối, sử dụng nhiều máy thu tín hiệu vệ tinh đặt cố định nhiều điểm để thu trị đo Code trị đo Phase từ vệ tinh khoảng thời gian đủ dài phục vụ cho việc lập lưới khống chế trắc địa Công nghệ GNSS tĩnh cho phép lập lưới độ cao cấp kỹ thuật theo lưới riêng kết hợp đồng thời trình đo tọa độ lưới sở cấp 1, lưới sở cấp Ngoài yêu cầu kỹ thuật đo đạc tọa độ lưới sở cấp 1, lưới sở cấp 2, lưới độ cao kỹ thuật sử dụng cơng nghệ GNSS tĩnh cịn phải tn thủ điểm gốc độ cao, mơ hình Geoid, xử lý số liệu tính tốn bình sai quy định Độ cao thủy chuẩn điểm đo tính theo cơng thức: h=H-N Trong đó: h độ cao thủy chuẩn điểm đo, H độ cao đo công nghệ GNSS tĩnh, N giá trị xác định từ mơ hình Geoid 5.4 Lưới khống chế độ cao đo vẽ Lưới độ khống chế cao đo vẽ cấp cuối cùng, dùng để chuyển độ cao cho điểm mia chi tiết, để xây dựng lưới độ cao đo vẽ mốc độ cao quốc gia mốc độ cao kỹ thuật Quy định sai số khép tọa độ tuyến, sai số vị trí điểm yếu so với điểm gốc phát triển lưới đo vẽ dạng đường chuyền đo góc, cạnh từ điểm lưới tọa độ cấp cao tỷ lệ không vượt giá trị Bảng (Thông tư 68/2015/TT-BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường), cụ thể sau: Lưới đo vẽ cấp Tỷ lệ 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 Lưới đo vẽ cấp Sai số trung phương vị trí điểm yếu Sai số khép tọa độ tuyến Sai số trung phương vị trí điểm yếu Sai số khép tọa độ tuyến (m) ±0,04 ±0,07 ±0,14 ±0,35 (m) ±0,09 ±0,18 ±0,35 ±0,88 (m) ±0,05 ±0,10 ±0,20 ±0,50 (m) ±0,13 ±0,25 ±0,50 ±1,25 5.5 Bình sai lưới độ cao kỹ thuật, đo vẽ 5.5.1 Đường chuyền hở Giả sử biết độ cao gốc điểm A (HA) B (HB), cần xác định độ cao n điểm nằm đường chuyền hướng từ A đến B -21- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân S1 S2 S3 S4 A B Đã đo độ chênh cao Δhi điểm độ dài cạnh tương ứng đường chuyền Si Độ chênh cao theo lý thuyết điểm A B là: Σhlt = HB - HA Độ chênh cao theo số liệu đo là: Σhđo = h1 + h2 + + hn Sai số khép độ cao là: fh = Σhđo - Σhlt Kiểm tra điều kiện sai số khép độ cao cho phép: fh ≤ [fh] Tính số hiệu chỉnh chênh cao đoạn đo: Vhi = − 𝑓ℎ S 𝑆𝑖 Với S = ∑Si Tính độ chênh cao sau hiệu chỉnh: 'hi = hi + Vhi Tính độ cao điểm: Hi = Hi-1 + 'hi 5.5.2 Đường chuyền kín Đối với đường chuyền kín, thơng thường xuất phát từ điểm A biết độ cao HA vòng đo khép lại điểm gốc A Ở đo độ chênh cao Δhi điểm đo độ dài cạnh tương ứng Si -22- Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân S2 S1 A=1 S3 S5 S4 Trình tự tính tốn hồn tồn giống trường hợp đường chuyền hở trình bày trên, lưu ý lúc chênh cao lý thuyết Σhlt = (do khép điểm A), nên sai số khép tổng chênh cao fh = Σhđo Ví dụ 5.3 Tính tốn cao độ điểm đo đường chuyền hở theo hướng đo từ A đến B Các số liệu ban đầu gồm: điểm A có HA = 3,123m; điểm B có HB = 4,789m; Các số liệu đo đạc xác định được: 1 = 0558mm; S1=158m 2 = 1125mm; S2=219m 3 = -0987mm; S3=143m 4 = 0957mm; S4=266m Sai số khép độ cao cho phép [fh] = ±50√𝑆 (mm) S4 A S1 S2 S3 Hướng dẫn tính tốn bình sai Tính tổng chênh cao lý thuyết: Σhlt = HB - HA = 4,789 - 3,123 = 1,666m = 1666mm Tính tổng chênh cao đo: Σhđo = 1 + 2 + 3 + 4 = 558+1125-987+957 = 1653mm Tính sai số khép độ cao: fh = Σhđo - Σhlt = 1653 - 1666 = -13mm Kiểm tra sai số cho phép: [fh] = ±50√0,786 = 44(mm), so sánh ta thấy fh < [fh] -23- B Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân Với S= ∑Si = 158+219+143+266 = 786m = 0,786km Tính số hiệu chỉnh chênh lệch độ cao: Vh1=-(-13)/789.158 = 3mm Vh2=-(-13)/789.219 = 4mm Vh3=-(-13)/789.143 = 2mm Vh4=-(-13)/789.266 = 4mm (kiểm tra lại ∑Vhi = -hf= 13mm ) Tính độ chênh cao sau hiệu chỉnh: 'h1 = h1 + Vh1 = 558+3 = 561mm 'h2 = h2 + Vh2= 1125+4 = 1129mm 'h3 = h3 + Vh3 = -987+2 = -985mm 'h4 = h4 + Vh4 = 957+4 = 961mm Tính độ cao điểm: H1 = HA+ 'h1 = 3,123 + 561/1000 = 3,684m H2 = H1+ 'h2 = 3,684+ 1129/1000 = 4,813m H3 = H2+ 'h3 = 4,813 - 985/1000 = 3,828m HB = H3+ 'h4 = 3,828 + 961/1000 = 4,789m (khép với cao độ B) Ví dụ 5.4 Đường chuyền khép kín hình vẽ Điểm mốc I có HI = 3,559m II S1 I S2 S4 S3 IV III Kết đo cao thể bảng sau: Trạm máy M1 M2 M3 Điểm đặt mia I II II III III IV Trị số đọc mia giữa(mm) mia sau (S) mia trước (T) 1281 1100 1455 1140 1375 1448 -24- Ghi Giáo trình Trắc địa Xây dựng M4 GV: Nguyễn Hữu Tuân IV I 1033 1440 Kết đo chiều dài trực tiếp cạnh đường chuyền sau: S1= 77,245; S2= 22,130; S3= 85,170; S4= 26,325 Sai số khép độ cao cho phép [fh] = ±30√𝑆 (mm) Yêu cầu: Hãy bình sai kết đo tính độ cao điểm đường chuyền Hướng dẫn tính tốn bình sai - Tính chênh cao điểm đo: Chênh cao tính theo cơng thức: hi = S-T (số đọc mia sau trừ số đọc mia trước) Trạm máy M1 M2 M3 M4 Điểm đặt mia I II II III III IV IV I Trị số đọc mia (chỉ giữa) mia sau (S) mia trước (T) 1275 1100 1455 1140 1375 1448 1033 1440 Chênh cao hi (mm) 175 315 -73 -407 - Đường chuyền khép kín nên fh = ∑hi = 10mm - Tổng chiều dài đo: S = S1+ S2+ S3+ S4= 77,245+22,130+85,170+26,325 = 210,87m - Tính sai số khép cho phép: [fh] = ±30√0,21087 = 14(mm) - Ta thấy fh = 10mm < [fh] = 14mm → Đảm bảo sai số khép cho phép - Tính số hiệu chỉnh cao độ, chênh cao hiệu chỉnh cao độ theo bảng sau: Tên đỉnh Chiều dài cạnh Si Chênh cao đo (m) (mm) hi Số hiệu chỉnh chênh cao Chênh cao độ sau bình sai Vhi 'hi (mm) (mm) (mm) 3,559 I 77,245 175 -4 Cao độ Hi 171 II 3,730 22,13 315 -1 -25- 314 Giáo trình Trắc địa Xây dựng GV: Nguyễn Hữu Tuân III 4,044 85,17 -73 -4 -77 IV 3,967 26,325 -407 -1 I -408 3,559 -26-