trắc địa công trình

3 mục lục Mục lục 3 Lời nói đầu 7 Chơng 12. Các công nghệ thành lập bản đồ số 9 12.1. Giới thiệu về thành lập bản đồ số 9 12.1.1. Khái niệm về bản đồ số 9 12.1.2. Các đặc điểm của bản đồ số 9 12.1.3 Qui trình thành lập bản đồ số 10 12.2. Quy trình số hoá và biên tập - bản đồ số 12 12.2.1. Sơ đồ tổng quát: 12 12.2.2. Mục đích, yêu cầu của từng bớc 13 12.3. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ trên nền ảnh số và phần mềm mapping office 17 12.3.1. Qui trình công nghệ thành lập bản đồ trên nền ảnh số 17 12.3.2. Hệ thống phần mềm Mapping office. 17 12.4. hệ thống định vị toàn cầu GPS 20 12.4.1. Đoạn không gian 20 12.4.2. Đoạn điều khiển 21 12.4.3. Đoạn sử dụng 21 12.5. Các nguyên tắc và phơng pháp đo GPS 22 12.5.1. Các dạng đại lợng đo 22 12.5.2. Đo GPS tuyệt đối 23 12.5.3. Đo GPS tơng đối 25 12.6. đo vẽ bản đồ địa hình bằng máy toàn đạc điện tử 28 12.6.1. Đặc điểm, chức năng của máy toàn đạc điện tử trong đo vẽ chi tiết 28 12.6.2. Quy trình đo chi tiết và xử lý số liệu tại trạm máy toàn đạc điện tử 29 12.7. Giới thiệu máy toàn đạc điện tử TC-600 31 12.7.1. Các phím chức năng của máy TC-600 31 12.7.2. Cây th mục 32 12.7.3. Các quy trình cơ bản khi đo đạc 34 Chơng 13. Bố trí công trình 41 13.1. Khái niệm 41 13.1.1. Các dạng lới thi công 41 13.1.2. Các yếu tố cần tham khảo khi bố trí công trình 42 13.1.3. Các giai đoạn triển khai trong bố trí công trình 42 13.2. Bố trí góc, độ dài, độ cao, độ dốc thiết kế 43 13.2.1. Bố trí góc ngang 43 13.2.2. Bố trí khoảng cách 44 4 13.2.3. Bố trí độ cao 44 13.2.4. Bố trí đờng thẳng và mặt phẳng có độ dốc thiết kế 45 13.3. các phơng pháp bố trí điểm ra thực địa 46 13.3.1. Phơng pháp tọa độ cực 46 13.3.2. Phơng pháp giao hội góc 47 13.3.3. Phơng pháp giao hội cạnh 48 13.3.4. Phơng pháp giao hội hớng 48 13.3.5. Phơng pháp tọa độ vuông góc 48 13.4. Qui trình công nghệ chung của công tác bố trí 49 13.4.1. Lập bản vẽ và chuẩn bị các số liệu bố trí trục chính công trình 49 13.4.2. Bố trí và đánh dấu các điểm trục chính trên thực địa 50 13.4.3. Chuyển các trục lên khung định vị 51 13.4.4. Bố trí chi tiết phục vụ đào hố móng trong xây dựng công trình 52 13.5. Công tác trắc địa trong xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp 53 13.5.1. Công nghệ trắc địa chung 53 13.5.2. Công tác trắc địa trong lắp đặt các kết cấu xây dựng 54 13.6. Chuyển bản vẽ thiết kế qui hoạch và xây dựng ra thực địa 56 13.6.1. Chuyển thiết kế qui hoạch mặt bằng ra thực địa 56 13.6.2. Chuyển bản thiết kế qui hoạch độ cao ra thực địa 58 Chơng 14. Quan trắc biến dạng công trình 61 14.1. Khái niệm 61 14.1.1. Các nguyên nhân gây ra biến dạng và phân loại biến dạng công trình 61 14.1.2. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc biến dạng công trình 61 14.2. Quan trắc độ lún công trình. 62 14.3. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình 66 14.4. Quan trắc độ nghiêng công trình 69 Chơng 15. Bố trí tuyến đờng 73 15.1. Công tác trắc địa phục vụ bố trí và đánh dấu tuyến đờng 73 15.1.1. Bố trí cạnh tuyến đờng theo hớng định trớc 73 15.1.2. Bố trí cạnh tuyến đờng theo độ dốc cho trớc 73 15.1.3. Bố trí cạnh tuyến đờng theo phơng pháp cạnh vuông góc 74 15.2. Đo khoảng cách, đo góc và kiểm tra góc 75 15.2.1. Đo khoảng cách 75 15.2.2. Đo góc 75 15.2.3. Công tác kiểm tra góc 76 15.3. Bố trí các điểm chủ yếu và các điểm chi tiết trên đờng cong tròn 77 15.3.1. Bố trí các điểm chủ yếu trên đờng cong tròn 77 15.3.2. Bố trí chi tiết đờng cong tròn 79 15.4. Đờng cong chuyển tiếp 81 5 15.4.1. ý nghĩa và phơng trình đờng cong chuyển tiếp 81 15.4.2. Tính các yếu tố đờng cong tổng hợp và bố trí các điểm chủ yếu 84 15.5. Bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong tổng hợp 85 15.5.1. Phơng pháp tọa độ vuông góc 85 15.5.2. Phơng pháp tọa độ cực 86 15.6. Đờng cong quay đầu đối xứng 88 15.6.1. Các yếu tố cơ bản của đờng cong đối xứng 88 15.6.2. Bố trí đờng cong quay đầu đối xứng 89 15.7. Đờng Cong Quay đầu không đối xứng 90 15.8. Bố trí chi tiết nền đờng 91 15.8.1. Mặt cắt ngang của đờng 91 158.2. Bố trí các mặt cắt ngang thi công 92 15.8.3. Bố trí các mặt cắt ngang ở chỗ đào và chỗ đắp 93 Chơng 16. Đo đạc công trình ngầm 97 16.1 Khái quát chung về công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm 97 16.1.1. Vai trò của công tác trắc địa 97 16.1.2. Công tác đo vẽ địa hình phục vụ thiết kế đờng hầm 97 16.2. Ước tính độ chính xác khống chế mặt bằng và độ cao 99 16.2.1. Sai số cho phép đối với từng giai đoạn xây dựng lới khống chế trắc địa mặt bằng 99 16.2.2. Ước tính độ chính xác tam giác đạc và đa giác đạc 102 16.2.3. Ước tính độ chính xác định hớng khống chế dới hầm 105 16.2.4. Ước tính độ chính xác đo góc trong tuyến đa giác dới hầm 106 16.2.5. Ước tính độ chính xác khống chế độ cao 106 16.3. Thành lập lới khống chế trắc địa trên mặt đất khi xây dựng đờng hầm 107 16.3.1. Xây dựng lới tam giác trên mặt đất 107 16.3.2. Xây dựng lới đa giác trên mặt đất 108 16.3.3. Khống chế độ cao trên mặt đất 110 16.4. Định hớng đờng hầm 111 16.4.1. Khái niệm chung 111 16.4.2. Các phơng pháp định hớng 112 16.5. Đa giác đạc dới hầm 117 16.5.1. Chọn vị trí chôn mốc 117 16.5.2. Công tác đo đạc 118 16.5.3. Đặc điểm khi bình sai tuyến đa giác đờng hầm 118 16.6.1. Lới khống chế độ cao trên mặt đất 119 16.6.2. Chuyền độ cao từ mặt đất xuống đờng hầm 119 16.6.3 Khống chế độ cao dới hầm 120 16.7. Đo cạnh và đo độ cao các điểm đa giác dới hầm bằng mia đứng. 121 6 16.7.1. Nội dung của phơng pháp đo độ dài, độ cao bằng mia đứng có độ dài không đổi . 121 16.7.2. Các sai số đo chênh cao và đo dài 122 Tài liệu tham khảo 125 7 Lời nói đầu Trắc địa công trình là môn học cơ sở đối với sinh viên theo học các ngành của khoa công trình quân sự thuộc Học Viện KTQS. Để đáp ứng nhu cầu của sinh viên về tài liệu tham khảo, tác giả đã biên soạn bộ "Giáo trình trắc địa công trình" phù hợp với chơng trình 60 tiết. Bộ giáo trình gồm 2 tập: Tập 1 gồm hai phần: Phần thứ nhất - Kiến thức chung có 4 chơng ( từ chơng 1 - 4). Phần thứ hai - Thành lập bản đồ có 7 chơng ( từ chơng 5 - 11). Trong từng phần đều đợc trình bày theo lí thuyết truyền thống. Tuy nhiên trong đó cũng có một số nội dung đợc thay đổi, bổ xung để tăng tính hệ thống và hiện đại. Tập này phục vụ cho mục đích nghiên cứu những kiến thức cơ bản của môn học. Tập 2: Phần thứ ba - Trắc địa ứng dụng có 5 chơng ( từ chơng 12 - 16). Gồm: Công nghệ bản đồ số, bố trí công trình, quan trắc biến dạng, bố trí tuyến đờng và đo dạc công trình ngầm mà sinh viên cần biết tùy theo từng ngành học chuyên môn của mình. Trong quá trình biên soạn, tác giả cố gắng truyền đạt chính xác, ngắn gọn, dùng các thuật ngữ và kí hiệu thông dụng, song cũng vẫn còn có sai sót không tránh khỏi, chúng tôi mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các bạn đọc để bộ sách đợc hoàn thiện hơn. Tác giả xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Trần Đắc Sử giáo viên trắc địa trờng đại học Giao thông; Thạc sĩ Hoàng Xuân Thành giáo viên trắc địa trờng đại học Thuỷ lợi đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình hoàn thiện bản thảo. Tác giả 8 9 Chơng 12 Các công nghệ thành lập bản đồ số 12.1. Giới thiệu về thành lập bản đồ số 12.1.1. Khái niệm về bản đồ số Bản đồ giấy đợc sử dụng từ trớc đến nay gọi là bản đồ truyền thống, có nét đặc trng cơ bản là độ chính xác biểu diễn mối quan hệ tơng hỗ giữa các yếu tố trên bề mặt trái đất, mật độ thông tin có giới hạn và phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ. Vì vậy cùng một đối tợng, một phạm vi trên mặt đất với mỗi tỷ lệ khác nhau sẽ cho kết quả sử dụng khác nhau. Ngày nay, trên cơ sở phát triển nhanh, mạnh của điện tử-tin học, việc tự động hoá thiết kế công trình đợc ứng dụng rộng rãi nên đã nảy sinh yêu cầu thể hiện thông tin địa hình, địa vật dới dạng giải tích (Bản đồ số) thay cho bản đồ truyền thông trên. Bản đồ số có thể hiểu một cách đơn giản là sản phẩm mới ra đời và tồn tại gắn liền với máy tính. Nói một cách chính xác, bản đồ số là một tập hợp có tổ chức các dữ liệu bản đồ trên những thiết bị có khả năng đọc bằng máy tính và đợc thể hiện dới dạng hình ảnh bản đồ. Theo định nghĩa trên bản đồ số sẽ bao gồm những thành phần chính sau: - Dữ liệu bản đồ. - Thiết bị ghi dữ liệu có khả năng đọc bằng máy tính. - Máy tính. - Công cụ thể hiện dữ liệu dới dạng hình ảnh bản đồ. Bốn thành phần cơ bản trên đã phản ánh khá rõ tổ chức của một bản đồ số và cũng cho ta thấy sự khác biệt với bản đồ giấy truyền thống: bản đồ số là vô hình khi ở trong thiết bị ghi hoặc bộ nhớ của máy tính, là hữu hình khi hiển thị đồ hoạ lên màn hình máy tính hoặc các thiết bị ghi hình khác. Nếu một bản đồ số vẽ ra hình ảnh trên vật liệu phẳng nh giấy hoặc phim nhựa, nó sẽ trở thành bản đồ giấy truyền thống. 12.1.2. Các đặc điểm của bản đồ số. Đặc điểm 1: Bản đồ số chứa đựng thông tin không gian, đợc qui chiếu về mặt phẳng và đợc thiết kế theo tiêu chuẩn của bản đồ học. - Độ chính xác toán học. - Mức độ đầy đủ về nội dung theo tỷ lệ, mục đích và yêu cầu. - Sử dụng các phơng pháp ký hiệu nh trên bản đồ truyền thống. Nh vậy, bản đồ số phản ánh không gian 2 chiều (toạ độ x,y) của đối tợng địa lý. Chiều thứ ba có thể phản ánh đợc nếu coi chiều thứ 3 (độ cao 2) nh một thuộc tính chỉ số lợng. 10 Đặc điểm 2: Dữ liệu bản đồ thể hiện theo nguyên lý số, có hai phơng pháp mô hình hoá dữ liệu không gian (hai dạng mô hình) và dữ liệu bản đồ trong máy tính, gọi lại cấu trúc dữ liệu đó là: cấu trúc raster, và cấu trúc vecter. Đặc điểm 3: Bản đồ số thông thờng đợc lu trong đĩa cứng máy tính điện tử để làm việc trực tiếp, lu trong đĩa mềm, CD Rom để bảo quản và chuyển giao đi nơi khác. Đặc điểm 4: Bản đồ số có thể hiển thị trên màn hình hoặc in ra giấy (Bản đồ truyền thống) hoặc các vật liệu phẳng (phim dơng, phim âm, màng khắc ). Đặc điểm 5: Bản đồ số có tính linh hoạt cao nh: - Thông tin có thể cập nhật và hiệu chỉnh một cách dễ dàng. - Có thể in ra bản đồ ở các tỷ lệ. - Có thể sửa đổi kí hiệu (màu sắc, nét, kiểu dáng) hoặc điều chỉnh kích thớc mảnh bản đồ. - Có thể tách lớp hoặc chồng xếp các thông tin mới. Đặc điểm 6: Cho phép tự động hoá các qui trình công nghệ thành lập bản đồ từ khi nhập dữ liệu đến khi in ra bản đồ. 12.1.3 Qui trình thành lập bản đồ số. - Thiết kế bản đồ. - Nhập dữ liệu ban đầu. - Xử lí dữ liệu và biên tập bản đồ. - Kiểm tra hoàn thiện dữ liệu bản đồ. - In ra bản đồ và lu trữ dữ liệu. Khi đã đợc trang bị máy tính, các phần mềm chuyên dụng và máy in thì việc thu thập dữ liệu ban đầu sẽ là quan trọng nhất trong qui trình thành lập bản đồ số. Số liệu ban đầu để thành lập bản đồ số có thể thu thập từ đo hoặc quét bản đồ đã có, hoặc đo ảnh số, hoặc đo đạc trực tiếp trên mặt đất. - Đo bản đồ đã có. Để thành lập bản đồ số có thể dựa vào số liệu đo, hoặc quét bản đồ đã có -Đây chính là công tác số hoá bản đồ (Qui trình số hoá sẽ đợc nghiên cứu ở mục 12.2) - Đo ảnh. Thu thập số liệu ban đầu bằng đo ảnh là phơng pháp có hiệu quả nhất. Độ chính xác của bản đồ phụ thuộc vào độ chính xác đo, quét ảnh và tỷ lệ ảnh (Qui trình thành lập bản đồ số trên nền ảnh đợc nghiên cứu ở mục 12.3) - Đo trực tiếp trên mặt đất. Các máy đo đạc để thu thập số liệu trực tiếp trên mặt đất đó là máy toàn đạc điện tử, máy GPS, máy toàn đạc thông thờng và máy kinh vĩ. Trong đó các số liệu thu đợc từ máy toàn đạc thông thờng và máy kinh vĩ có chất lợng kém nhất vì các kết quả đo đợc phải ghi bằng tay, sau đó lại phải nhập chúng vào máy tính rất dễ bị nhầm lẫn và sai sót. Máy toàn đạc điện tử có thể tự động ghi chép số liệu đo và kết quả tính 11 toán vào bộ lu. Bộ lu này có thể cố định trong máy toàn đạc hoặc có thể là sổ tay điện tử đợc nối với máy toàn đạc điện tử bằng cáp điện. Các thông tin kết quả đo ở bộ lu có thể trao đổi với máy tính thông qua cáp truyền (cấu tạo và cách đo đợc nghiên cứu kĩ ở mục 12.6). Vì vậy phơng pháp đo trực tiếp bằng máy toàn đạc điện tử để thành lập bản đồ số đã khép kín trên máy từ khâu đo thu thập số liệu đến khâu đầu ra là bản đồ số.Với lí do trên mà phơng pháp này thờng đợc ứng dụng nhiều nhất. Các dữ liệu thu đợc từ máy GPS để thành lập bản đồ số mới chỉ dùng khiêm tốn ở mức để đo vẽ, chỉnh sửa các bản đồ giao thông, bản đồ đờng dây điện, đờng ống ở tỷ lệ nhỏ. Việc sử dụng công nghệ mới này vào đo vẽ bản đồ trớc mắt còn nhiều hạn chế song nó đang đợc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi và có rất nhiều tiềm năng phát triển. 12.2. Quy trình số hoá và biên tập - bản đồ số 12.2.1. Sơ đồ tổng quát: 12 1. Tạo file design 2. Tạo bảng phân lớp đối tợng 3. Tạo ký hiệu 4. Quét bản đồ 1. Tạo lới Km 2. Nắn bản đồ 1. Vẽ các đối tợng dạng đờng 2. Vẽ đối tợng đờng bao vùng 3. Vẽ đối tợng dạng điểm 4. Vẽ đối tợng dạng chữ viết 1. Kiểm tra và sửa lỗi về phân lớp đối tợng 2. Sửa lỗi và làm đẹp dữ liệu dạng đờng và đờng bao vùng 3. Sửa lỗi đối với dữ liệu dạng điểm 4. Sửa lỗi đối với dữ liệu dạng Text 1. Tạo vùng, tô màu và trải ký hiệu 2. Biên tập ký hiệu dạng đờng Thiết kế chung Nắn bản đồ Véc tơ hoá Hoàn thiện dữ liệu Biên t ậ p và trình bày bản đồ Lu trữ dữ li ệ u và in bản đồ Mục đích thành lập 1. Tổ chức th mục chứa file 2. In bản đồ bằng ploter [...]... phép khai thác sử dụng trong dân sự Từ đó hệ thống định vị GPS đã đợc các nhà trắc địa ở nhiều nớc trên thế giới (1982) và ở Việt Nam (1991) nghiên cứu ứng dụng để giải quyết có hiệu quả nhiều nhiệm vụ của công tác trắc địa nh xây dựng các mạng lới trắc địa các cấp, xác định vị trí tâm chụp ảnh hàng không, trắc địa biển, đo đạc địa chính và bản đồ vv Hệ thống GPS bao gồm 3 bộ phận (phần cứng) cấu thành... bảo đảm số lợng vệ tinh chung cho cả 2 lần đo nh đã nêu ở trên 12.6 đo vẽ bản đồ địa hình bằng máy toàn đạc điện tử 12.6.1 Đặc điểm, chức năng của máy toàn đạc điện tử trong đo vẽ chi tiết Máy toàn đạc điện tử (Total Station) cho phép ta giải quyết nhiều bài toán trắc địa, địa hình, địa chính và công trình, ở đây chỉ trình bày những vấn đề liên quan đến việc đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn Cấu tạo của máy toàn... quá trình số hoá và biên tập bản đồ có thể đợc lu trữ dới hai dạng: lu trữ trên đĩa và in ra giấy Khi lu trữ dữ liệu nên tổ chức dữ liệu dới dạng các th mục một cách khoa học và nên lu trữ cả các file phụ, ví dụ nh file (.ibi), (.cel) (.rsc), (.ctb) 16 12.3 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ trên nền ảnh số và phần mềm mapping office 12.3.1 Qui trình công nghệ thành lập bản đồ trên nền ảnh số Quy trình. .. liệu khác nhau ngời thực hiện nên chọn các công cụ thích hợp trên MicroStation hoặc trên Geovec để số hoá d Hoàn thiện và chuẩn hoá dữ liệu Sau quá trình số hoá, dữ liệu nhận đợc cha phải đã hoàn thiện và sử dụng đợc Các dữ liệu này thờng đợc gọi là các dữ liệu thô, cần phải qua một quá trình kiểm tra, chỉnh sửa và hợp lệ các dữ liệu Quá trình này bao gồm các công đoạn: - Kiểm tra và sửa chữa các lỗi... máy móc thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh GPS để khai thác sử dụng cho các mục đích khác nhau nh dẫn đờng trên biển, đờng bộ, đờng hàng không hoặc để xác định vị trí điểm trong mạng lới trắc địa, quan trắc công trình, 21 Để phục vụ cho mục đích dẫn đờng ngời ta sử dụng các máy thu theo nguyên lý đo tuyệt đối, còn để nâng cao độ chính xác xác định vị trí điểm ngời ta sử dụng nguyên lý đo tơng đối... thờng, độ phân giải càng cao, sẽ cho chất lợng dữ liệu raster tốt hơn cho quá trình số hoá sau này, nhng nó cũng làm cho độ lớn của file tăng lên b Nắn bản đồ 14 Việc chuyển đổi các ảnh quét ở tọa độ hàng cột của các pixel về tọa độ trắc địa (tọa độ thực - hệ tọa độ địa lý hoặc tọa độ phẳng) là bớc quan trọng nhất trong quy trình thành lập bản đồ số vì nó ảnh hởng tới toàn bộ độ chính xác của bản đồ... vào trong máy bằng phím hoặc phím thì số thứ tự điểm đo sẽ tự động tăng lên một đơn vị * Đo theo chơng trình Để chọn chơng trình đo, ta vào đờng dẫn: Menu\ Prog\ và có thể chọn một trong các chơng trình đo sau: Chọn - Chơng trình giao hội Chơng trình giao hội dùng để xác định tọa độ của điểm đặt máy khi ta đo tới từ 2 ữ 5 điểm đã biết tọa độ và máy sẽ bình sai, tính... các lới Km của các bản đồ tỷ lệ lớn ta có thể tạo bằng các công cụ của MicroStation nhng với lới Km và Kinh vĩ độ của các bản đồ tỷ lệ nhỏ thì bắt buộc phải tạo bằng công cụ Grid Generation của MGE để đảm bảo độ chính xác * Nắn bản đồ Để nắn các file ảnh đã chuyển định dạng thành các (.rle) của Intergraph ta sử dụng công cụ Warp của Irasb Quá trình nắn này đợc dựa trên tọa độ của các điểm khống chế trên... nguyên tắc bình phơng nhỏ nhất b Đo tĩnh Phơng pháp đo tĩnh đợc sử dụng để xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tơng hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thờng là nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác trắc địa - địa hình Trong trờng hợp này cần có hai máy thu, một máy đặt ở điểm đã biết tọa độ, còn máy kia đặt ở điểm cần xác định Cả hai máy phải đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục... gồm các phần mềm công cụ, phục vụ cho việc xây dựng và duy trì toàn bộ các đối tợng địa lý dới dạng đồ hoạ bao gồm: IRASC, IRASB, MSFC, GEOVEC Các file dữ 17 liệu dạng này đợc sử dụng làm đầu vào cho các hệ thông tin địa lý hoặc các hệ quản trị dữ liệu bản đồ Các phần mềm ứng dụng của Mapping office đợc tích hợp trong một môi trờng đồ hoạ thống nhất MicroStation để tạo nên một bộ các công cụ mạnh và . móng trong xây dựng công trình 52 13.5. Công tác trắc địa trong xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp 53 13.5.1. Công nghệ trắc địa chung 53 13.5.2. Công tác trắc địa trong lắp đặt các. biến dạng công trình 61 14.1.2. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc biến dạng công trình 61 14.2. Quan trắc độ lún công trình. 62 14.3. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình 66 14.4. Quan trắc độ. Tập 2: Phần thứ ba - Trắc địa ứng dụng có 5 chơng ( từ chơng 12 - 16). Gồm: Công nghệ bản đồ số, bố trí công trình, quan trắc biến dạng, bố trí tuyến đờng và đo dạc công trình ngầm mà sinh viên