trắc địa công trình

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 được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ.. Việc chuyển

mục lục

Mục lục 3

Lời nói đầu 7

Chương 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 bước 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 phương pháp đo GPS 22

12.5.1 Các dạng đại lượng đo 22

12.5.2 Đo GPS tuyệt đối 23

12.5.3 Đo GPS tương 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 thư mục 32

12.7.3 Các quy trình cơ bản khi đo đạc 34

Chương 13 Bố trí công trình 41

13.1 Khái niệm 41

13.1.1 Các dạng lưới 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

13.2.3 Bố trí độ cao 44

13.2.4 Bố trí đường thẳng và mặt phẳng có độ dốc thiết kế 45

13.3 các phương pháp bố trí điểm ra thực địa 46

13.3.1 Phương pháp tọa độ cực 46

13.3.2 Phương pháp giao hội góc 47

13.3.3 Phương pháp giao hội cạnh 48

13.3.4 Phương pháp giao hội hướng 48

13.3.5 Phương 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

Chương 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

Chương 15 Bố trí tuyến đường 73

15.1 Công tác trắc địa phục vụ bố trí và đánh dấu tuyến đường 73

15.1.1 Bố trí cạnh tuyến đường theo hướng định trước 73

15.1.2 Bố trí cạnh tuyến đường theo độ dốc cho trước 73

15.1.3 Bố trí cạnh tuyến đường theo phương 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 đường cong tròn 77

15.3.1 Bố trí các điểm chủ yếu trên đường cong tròn 77

15.3.2 Bố trí chi tiết đường cong tròn 79

15.4 Đường cong chuyển tiếp 81

15.4.1 ý nghĩa và phương trình đường cong chuyển tiếp 81

15.4.2 Tính các yếu tố đường cong tổng hợp và bố trí các điểm chủ yếu 84

15.5 Bố trí các điểm chi tiết trên đường cong tổng hợp 85

15.5.1 Phương pháp tọa độ vuông góc 85

15.5.2 Phương pháp tọa độ cực 86

15.6 Đường cong quay đầu đối xứng 88

15.6.1 Các yếu tố cơ bản của đường cong đối xứng 88

15.6.2 Bố trí đường cong quay đầu đối xứng 89

15.7 Đường Cong Quay đầu không đối xứng 90

15.8 Bố trí chi tiết nền đường 91

15.8.1 Mặt cắt ngang của đường 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

Chương 16 Đo đạc công trình ngầm 97

16.1 Khái quát chung về công tác trắc địa trong xây dựng đường 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 đường 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 lưới 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 hướng khống chế dưới hầm 105

16.2.4 Ước tính độ chính xác đo góc trong tuyến đa giác dưới hầm 106

16.2.5 Ước tính độ chính xác khống chế độ cao 106

16.3 Thành lập lưới khống chế trắc địa trên mặt đất khi xây dựng đường hầm 107

16.3.1 Xây dựng lưới tam giác trên mặt đất 107

16.3.2 Xây dựng lưới đa giác trên mặt đất 108

16.3.3 Khống chế độ cao trên mặt đất 110

16.4 Định hướng đường hầm 111

16.4.1 Khái niệm chung 111

16.4.2 Các phương pháp định hướng 112

16.5 Đa giác đạc dưới 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 đường hầm 118

16.6.1 Lưới khống chế độ cao trên mặt đất 119

16.6.2 Chuyền độ cao từ mặt đất xuống đường hầm 119

16.6.3 Khống chế độ cao dưới hầm 120

16.7.1 Nội dung của phương 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

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 chương trình 60 tiết

Bộ giáo trình gồm 2 tập:

Tập 1 gồm hai phần:

Phần thứ nhất - Kiến thức chung có 4 chương ( từ chương 1 - 4)

Phần thứ hai - Thành lập bản đồ có 7 chương ( từ chương 5 - 11)

Trong từng phần đều được trình bày theo lí thuyết truyền thống Tuy nhiên trong

đó cũng có một số nội dung được 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 chương ( từ chương 12 - 16)

Gồm: Công nghệ bản đồ số, bố trí công trình, quan trắc biến dạng, bố trí tuyến

đường 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 được những ý kiến đóng góp của các bạn đọc để bộ sách được hoàn thiện hơn

Tác giả xin chân thành cám ơn Tiến sĩ Trần Đắc Sử giáo viên trắc địa trường đại học Giao thông; Thạc sĩ Hoàng Xuân Thành giáo viên trắc địa trường đại học Thuỷ lợi

đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình hoàn thiện bản thảo

Tác giả

8

Ngày nay, trên cơ sở phát triển nhanh, mạnh của điện tử-tin học, việc tự động hoá thiết kế công trình được ứng dụng rộng rãi nên đã nảy sinh yêu cầu thể hiện thông tin

địa hình, địa vật dưới 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 được thể hiện dưới dạng hình ảnh bản đồ

Theo định nghĩa trên bản đồ số sẽ bao gồm những thành phần chính sau:

12.1.2 Các đặc điểm của bản đồ số

Đặc điểm 1: Bản đồ số chứa đựng thông tin không gian, được qui chiếu về mặt

phẳng và được 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 phương pháp ký hiệu như trên bản đồ truyền thống

Như vậy, bản đồ số phản ánh không gian 2 chiều (toạ độ x,y) của đối tượng địa lý Chiều thứ ba có thể phản ánh được nếu coi chiều thứ 3 (độ cao 2) như một thuộc tính chỉ số lượng

Đặc điểm 2: Dữ liệu bản đồ thể hiện theo nguyên lý số, có hai phương 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 thường được lưu trong đĩa cứng máy tính điện tử để

làm việc trực tiếp, lưu 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 dương, phim âm, màng khắc )

Đặc điểm 5: Bản đồ số có tính linh hoạt cao như:

- 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 thước 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

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 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 thường và máy kinh vĩ Trong đó các số liệu thu

được từ máy toàn đạc thông thường và máy kinh vĩ có chất lượng kém nhất vì các kết quả đo được 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

toán vào bộ lưu Bộ lưu này có thể cố định trong máy toàn đạc hoặc có thể là sổ tay

điện tử được nối với máy toàn đạc điện tử bằng cáp điện Các thông tin kết quả đo ở bộ lưu có thể trao đổi với máy tính thông qua cáp truyền (cấu tạo và cách đo được nghiên cứu kĩ ở mục 12.6) Vì vậy phương 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 phương pháp này thường được ứng dụng nhiều nhất

Các dữ liệu thu được 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 đường dây điện, đường ống ở tỷ

lệ nhỏ Việc sử dụng công nghệ mới này vào đo vẽ bản đồ trước mắt còn nhiều hạn chế song nó đang được 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

1 Kiểm tra và sửa lỗi về phân lớp đối tượng

đường và đường 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 đường

12.2.2 Mục đích, yêu cầu của từng bước

a Thiết kế chung

Để đảm bảo tính thống nhất cho tất cả các bản đồ trong khối công việc, các công tác chuẩn bị cho quá trình số hoá và biên tập bản đồ sau này sẽ được thực hiện và sử dụng chung Công tác đó bao gồm:

* Định nghĩa file chuẩn (Seed file)

- Khái niệm Seed file trong việc tạo các bản đồ

Seed file thực chất là một Design file (không chứa dữ liệu) nhưng nó chứa đầy đủ các thông số quy định chế độ làm việc với MicroStation Đặc biệt với các file bản đồ,

để đảm bảo tính thống nhất về cơ sở toán học giữa các file dữ liệu, phải tạo một Seed file chứa các tham số về hệ tọa độ, phép chiếu, đơn vị đo Sau đó các file bản đồ cùng cơ sở toán học sẽ được tạo dựa trên nền seed file này Mỗi một cơ sở toán học của bản

đồ sẽ có một seed file riêng

(Trong hệ thống MGE của Intergraph, môdul MGE Nucleus cho phép định nghĩa file chuẩn này)

Ví dụ: Seed file định nghĩa cho bản đồ Gauss Kruger ở múi 48 có các thông số sau:

* Hệ tọa độ chính (Primary Coordinate System):

- System: Transfer Mecator

* Hệ đơn vị đo (Working Unit)

- Đơn vị đo chính (Master Unit): m

- Đơn vị đo phụ( Sub Unit): cm

- Độ phân giải (Resolution): 1000

Chú ý: Seed file này chỉ sử dụng cho các bản đồ Gauss nằm trên múi 48 Với các

bản đồ nằm trên múi 49, thông số kinh tuyến gốc (Longtitude of origin) phải đổi thành 111: 00:00

* Tạo file Design

Các file bản đồ thường có đuôi dạng dgn được tạo trong MicroStation dựa trên Seed file của bản đồ cần thành lập Tên file thường được đặt theo danh pháp của tờ bản đồ

* Phân lớp đối tượng

Các đối tượng bản đồ khi tồn tại dưới dạng số được thể hiện và lưu trữ trên các lớp thông tin khác nhau Vì vậy trước khi tiến hành số hoá, thành lập bản đồ số các đối tượng cần thể hiện trên bản đồ phải được xác định trước sẽ được lưu trữ trên lớp thông tin nào Ví dụ các đối tượng là sông, hồ sẽ được lưu trữ trên lớp thông tin thứ nhất, các

đối tượng là đường bình độ có bản sẽ được lưu trên lớp thông tin thứ hai

Số lớp thông tin nhiều nhất trên một file bản đồ (dgn) là 63 lớp Vì vậy các đối tượng trên một file bản đồ nên được phân thành nhiều nhất là 63 lớp thông tin khác nhau Mỗi một lớp đối tượng sẽ được đánh số từ 1 đến 63

* Tạo file Fcature Table

Mục tiêu của file fcature table dùng để quản lý và đảm bảo tính nhất quán cho các

đối tượng trong quá trình số hoá cũng như sửa đổi dữ liệu sau khi số hoá File fcature table được tạo dựa trên bảng thiết kế phân lớp

File fcature table chứa toàn bộ các thông số đồ hoạ của tất cả các đối tượng (feature) có trong bản đồ cần thành lập Ví dụ: Số lớp (level), màu sắc (color), kiểu

đường (linestyle), lực nét (weight), kiểu chữ (font), kích thước chữ

File fcature table(tbl) được tạo bằng công cụ File table Editor của MSFC

Các ký hiệu dạng điểm và pattem được thiết kế thành các cell Các cell này được

sử dụng một cách thường xuyên, lặp đi lặp lại nhiều lần trong quá trình số hoá cũng như biên tập bản đồ Mỗi cell được định nghĩa bởi thư viện chứa cell và tên cell Ví dụ: các cell ký hiệu dùng cho bản đồ địa hình 1:50000 được lưu trữ trong thư viện cell Dh

50 Cell Trong thư viện này, ký hiệu nhà độc lập phi tỷ lệ có tên là c.nha

Các ký hiệu dạng đường được thiết kế dưới dạng là kiểu đường custom Các kiểu

đường dùng để biểu thị các đối tượng dạng đường của bản đồ được chứa trong thư viện kiểu đường (Line style Library) hay còn gọi là file resource Ví dụ: ĐH-50 Rsc Để sử dụng được các kiểu đường này, các file resource bắt buộc phải được lưu trong thư mục

\\win 32app\ustation\wsmod\dcfault\symbol\*rsc

* Quét bản đồ

Mục đích của quá trình này là chuyển các bản đồ được lưu trữ trên giấy, phim, diamat thành các file dữ liệu số dưới dạng raster Sau đó các file này sẽ được chuyển đổi về các định dạng của Intergraph (*.rle hoặc * tif) để xử lý ảnh tiếp bằng phần mềm IRASB

Tùy theo từng loại bản đồ và mục đích sử dụng sau này mà người ta sử dụng các máy quét cùng các phần mềm chuyên dụng khác nhau

Độ phân giải quy định cho mỗi bản đồ khi quét phụ thuộc vào chất lượng của tài liệu gốc và mục đích sử dụng Thông thường, độ phân giải càng cao, sẽ cho chất lượng dữ liệu raster tốt hơn cho quá trình số hoá sau này, nhưng nó cũng làm cho độ lớn của file tăng lên

b Nắn bản đồ

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 bước quan trọng nhất trong quy trình thành lập bản đồ số vì nó ảnh hưởng tới toàn bộ độ chính xác của bản đồ sau khi

được số hoá dựa trên nền ảnh

* Tạo lưới Km

Lưới Km và lưới kinh vĩ độ, được tạo dựa vào tọa độ của các góc khung và khoảng cách giữa các mắt lưới Lưới Km được sử dụng làm cơ sở cho việc chọn các điểm khống chế khi nắn bản đồ Với các lưới Km của các bản đồ tỷ lệ lớn ta có thể tạo bằng các công

cụ của MicroStation nhưng với lưới 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 được dựa trên tọa độ của các điểm khống chế trên ảnh, tọa độ của các điểm khống chế tương ứng trên file dgn và mô hình được chọn để nắn (các mô hình nắn đã được viết sẵn trong phần mềm irasb) Trong quá trình nắn ảnh, người sử dụng phải đặc biệt quan tâm đến các sai số chuẩn và sai số giữa khoảng cách thật giữa điểm chuyển đổi và điểm do người dùng thu thập

c Véc tơ hoá đối tượng

Véctơ hoá đối tượng là quá trình biến đổi từ dữ liệu raster thành dữ liệu Vector Quá trình này được thực hiện dựa trên các phần mềm sau: MSFC, MicroStation, irasb, Geovec Sau khi có file ảnh raster đã làm nền bằng phần mềm irasb, file bảng đối tượng (.tbl) được tạo trong MSFC với đầy đủ các lớp thông tin trên ảnh cần số hoá Người thực hiện đã có thể sẵn sàng số hoá trên ảnh để tạo dữ liệu véctơ trong file dgn

Đối với mỗi kiểu dữ liệu khác nhau người 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 được chưa phải đã hoàn thiện và sử dụng được Các dữ liệu này thường được 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 về thuộc tính đồ hoạ (sai lớp, sai kiểu đường, màu sắc, lực nét )

- Sửa các lỗi riêng của dữ liệu dạng đường: lọc bỏ điểm thừa (filter), làm trơn

đường (smooth), loại bỏ các đối tượng trùng nhau, sửa các điểm cuối tự do, tạo các

điểm giao

- Sửa các lỗi riêng của dữ liệu dạng điểm và chữ viết

e Biên tập và trình bày bản đồ

Các đối tượng bản đồ khi được thể hiện bằng màu sắc và ký hiệu phải đảm bảo

được tính tương quan về vị trí địa lý cũng như tính thẩm mỹ của bản đồ

* Tạo vùng, tô màu, trải ký hiệu

Các đối tượng dạng vùng cần tô màu hoặc trải ký hiệu, các đối tượng đó phải tồn tại dưới dạng shape hoặc complex shape Vì vậy cần phải qua một bước tạo vùng từ những đường bao đóng kín

* Biên tập các ký hiệu dạng đường

Đối với các đối tượng dạng đường, khi tồn tại ở dạng dữ liệu thì nó phải gặp nhau tại các điểm nút và nó là một đối tượng đường duy nhất Nhưng để thể hiện nó dưới dạng ký hiệu bản đồ thì có thể phải thể hiện nó bằng hai hoặc ba kiểu đường

f Lưu trữ dữ liệu và in bản đồ

Kết quả của quá trình số hoá và biên tập bản đồ có thể được lưu trữ dưới hai dạng: lưu trữ trên đĩa và in ra giấy Khi lưu trữ dữ liệu nên tổ chức dữ liệu dưới dạng các thư mục một cách khoa học và nên lưu trữ cả các file phụ, ví dụ như file (.ibi), (.cel) (.rsc), (.ctb)

liệu dạng này được 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 được tích hợp trong một môi trường đồ hoạ thống nhất MicroStation để tạo nên một bộ các công cụ mạnh

và linh hoạt phục vụ cho việc thu thập và xử lý các đối tượng đồ hoạ Đặc biệt trong lĩnh vực biên tập và trình bày bản đồ, dựa vào rất nhiều các tính năng mở của MicroStation cho phép người sử dụng tự thiết kế các ký hiệu dạng điểm, dạng đường và dạng pattem mà rất nhiều các phương pháp trình bày bản đồ được coi là rất khó sử dụng, đối với một số phần mềm khác (Mapinfo, AutoCad, Coreldraw, Freehand ) lại

được giải quyết một cách dễ dàng trong MicroStation Ngoài ra các file dữ liệu của các bản đồ cùng loại được tạo dựa trên nền một file chuẩn (seed file) được định nghĩa đầy

đủ các thông số toán học bản đồ, hệ đơn vị đo được tính theo giá trị thật ngoài thực địa làm tăng giá trị chính xác và thống nhất giữa các file bản đồ

Để số hoá và biên tập các đối tượng: Dựa trên cơ sở các bản đồ đã có trước đây (trên giấy, diamat ), bằng các phần mềm gồm: MicroStation, IRASB, I/GEOVEC, MSFC, MRFCLEAN, MRFFLAG, IPLOT, I/RASC

a MicroStation

MicroStation là một phầm mềm trợ giúp thiết kế (CAD) và là môi trường đồ hoạ rất mạnh cho phép xây dựng, quản lý các đối tượng đồ hoạ thể hiện các yếu tố bản đồ MicroStation còn được sử dụng để làm nền cho các ứng dụng khác như Geovec, irasb, MSFC, Mrfclean, Mrfflag chạy trên đó

Các công cụ của MicroStation được sử dụng để số hoá các đối tượng trên nền ảnh (raster), sửa chữa, biên tập dữ liệu và bình bày bản đồ

MicroStation còn cung cấp công cụ nhập, xuất (import, export) dữ liệu đồ hoạ sang các phần mềm khác qua các file (.dxf) hoặc (.dwg)

b Irasb

Irasb là phần mềm hiển thị và biên tập dữ liệu raster dưới dạng các ảnh đen trắng (black and white image) và được chạy trên nền của MicroStation Mặc dù dữ liệu của IRASB và MicroStation được thể hiện trên cùng một màn hình nhưng nó hoàn toàn độc lập với nhau Nghĩa là việc thay đổi dữ liệu phần này không ảnh hưởng đến dữ liệu của phần kia

Ngoài việc sử dụng Isasb để hiển thị các file ảnh bản đồ phục vụ cho quá trình số hoá trên ảnh, công cụ Warp của irasb được sử dụng để nắn các file ảnh raster từ tọa độ hàng cột của các pixcel về tọa độ thực của bản đồ

c Goevec

Goevec là một phần mềm chạy trên nền của MicroStation cung cấp các công cụ số hoá bán tự động các đối tượng trên nền ảnh đen trắng (binary) với định dạng của Intergraph Mỗi một đối tượng số hoá bằng Goevec phải được định nghĩa trước các thông số đồ hoạ về màu sắc, lớp thông tin, khi đó đối tượng này được gọi là một Feature Mỗi một Feature có một tên gọi và mã số riêng

Trong quá trình số hoá các đối tượng bản đồ Goevec được dùng nhiều trong việc

số hoá các đối tượng dạng đường

d MSFC

MSFC (MicroStation Feature Collection) Modul cho phép người dùng khai báo và

đặt các đặc tính đồ hoạ cho các lớp thông tin khác nhau của bản đồ phục vụ cho quá trình số hoá, đặc biệt là số hoá trong Geovec Ngoài ra, MSFC còn cung cấp một loại các công cụ số hoá bản đồ trên nền MicroStation MSFC được sử dụng:

Để tạo bảng phân lớp và định nghĩa các thuộc tính đồ hoạ cho đối tượng

Quản lý các đối tượng cho quá trình số hoá

Lọc điểm và làm trơn đường đối với từng đối tượng đường riêng lẻ

Xoá những đường, những điểm trùng nhau

Cắt đường: tách một đường thành 2 đường tại điểm giao với đường khác

Tự động loại các đoạn thừa có độ dài lớn hơn độ dài định trước

đối tượng thông qua tệp tin điều khiển là pen - table

I/RASC có thể chạy hoàn toàn độc lập hoặc chạy kết hợp với các modul phần mềm

Hệ thống GPS bao gồm 3 bộ phận (phần cứng) cấu thành đó là: đoạn không gian (space segment), đoạn điều khiển (control segment) và đoạn sử dụng (user segment)

Để tìm hiểu kỹ về hệ thống GPS sinh viên có thể tham khảo giáo trình, các tài liệu chuyên khảo tiếng Việt hoặc tiếng nước ngoài

vệ tinh GPS khoảng 5 năm đến 10 năm Mỗi vệ tinh được mang chỉ số thứ tự phóng (đưa) lên qũy đạo, thí dụ vệ tinh thứ 9 phóng ngày 13 tháng 6 năm 1984 viết là NAVSTAR - 9 hay SVN - 9 Ngoài ra mỗi vệ tinh còn mang một mã số quy ước của tín hiệu nhiễu khoảng cách giả PRN - code (PseudoRandom Noise Code) Thí dụ vệ tinh thứ 9 nói trên lại mang PRN - code 13 (viết tắt là PRN - 13 hay SV - 13) nó luôn phát

đi đoạn mã (code) tựa ngẫu nhiên tuần thứ 13 trong toàn bộ độ dài 37 tuần của code khoảng cách giả Hiện nay (tháng 12 - 1999) có 27 vệ tinh đang phát tín hiệu có thể sử dụng được, gồm các vệ tinh mang PRN - code như sau:

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,13, 14,15,16,17,18,19,21,22,23,24,25,26,27,29,30,31

Nếu vệ tinh nào đó không sử dụng nữa (hết hạn, hỏng) thì code PRN sẽ được gán lại (nhờ đoạn điều khiển) cho vệ tinh khác

Các vệ tinh GPS liên tục phát tín hiệu đạo hàng 24 giờ trong ngày Các tín hiệu

được truyền đi nhờ tần số của sóng tải, sóng tải L1 (1575.42MHz) và sóng tải L2 (1227.60MHz) Thời gian truyền tín hiệu đến máy thu khoảng 0,07 giây Máy thu 1 tần

số sẽ thu được các tín hiệu ở tần số L1, còn máy thu 2 tần số thu được cả tín hiệu ở tần

số L1 và L2 Các tín hiệu nhận được mang các thông tin đạo hàng như Ephemerit, tín hiệu nhiễu khoảng cách giả PRN-code, thời gian và tình trạng của hệ thống, thông tin

về tầng ion (đối với máy 2 tần số) vv

Với các thông tin trên, chúng ta sẽ thực hiện bài toán định vị (tuyệt đối và tương

đối) trong hệ WGS-84 theo hai loại trị đo là: khoảng cách giả (pseudoranges) và pha

sóng tải (carrier phases)

12.4.2 Đoạn điều khiển

Đoạn này gồm 8 trạm quan sát trên mặt đất trong đó có ba trạm điều chỉnh số liệu, một trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs và 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (ấn Độ Dương) và Kwajlein (Tây Thái Bình Dương) Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh trái đất

Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh cũng như hoạt động của đồng hồ trên đó Tất cả các trạm đều có máy thu GPS để tiến hành đo khoảng cách

và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời đo các

số liệu khí tượng Tất cả các số liệu đo nhận được ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các số liệu đo của chính nó Kết quả xử lý cho ra các ephemrit chính xác của vệ tinh và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh Từ trạm trung tâm các số liệu này

được truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác Như vậy là các thông tin đạo hàng và thông tin thời gian trên

vệ tinh được thường xuyên chính xác hoá và chúng sẽ được cung cấp cho người sử dụng thông qua các sóng tải L1 và L2 Việc chính xác hoá thông tin như thế được tiến hành 3 lần trong một ngày Cần nói thêm là các thông tin cung cấp đại trà cho khách hàng chỉ đảm bảo độ chính xác định vị đến cỡ 10m, chưa kể chúng còn bị cố ý làm nhiễu đi bởi chế độ SA (Selective Availability) nhằm hạn chế độ chính xác này ở mức 100m Chỉ khi thoả thuận với phía Mỹ, người sử dụng mới có được các số liệu đảm bảo

độ chính xác cao tới 1m

12.4.3 Đoạn sử dụng

Bao gồm các máy móc thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh GPS để khai thác sử dụng cho các mục đích khác nhau như dẫn đường trên biển, đường bộ, đường hàng không hoặc để xác định vị trí điểm trong mạng lưới trắc địa, quan trắc công trình,

Để phục vụ cho mục đích dẫn đường người ta sử dụng các máy thu theo nguyên lý

đo tuyệt đối, còn để nâng cao độ chính xác xác định vị trí điểm người ta sử dụng nguyên lý đo tương đối Nhờ phương pháp này, độ chính xác xác định vị trí điểm được nâng cao đáng kể Hiện nay trên thế giới có 10 hãng sản xuất máy thu GPS bao gồm các hãng chính như: Trimble Navigation, Ashtech (Mỹ); Wild (Thụy Sỹ); Sersel (Pháp); Minimax (Đức); Sokkia GSSI (Nhật);

12.5 Các nguyên tắc và phương pháp đo GPS

12.5.1 Các dạng đại lượng đo

Việc định vị bằng GPS được thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng đo cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A - code và P - code) và

đo pha của sóng tải (L1 và L2)

a Đo khoảng cách giải theo C/A - code và P - code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thu GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu được từ vệ tinh

và code của chính máy thu có thể xác định được khoảng thời gian lan truyền của tín hiệu code, và từ đây dễ dàng tính được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đúng hơn

là đến tâm ăng ten của máy thu) Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh, của máy thu và do có ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu, nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu Người ta gọi nó là khoảng cách giả

Ta hãy ký hiệu tọa độ của vệ tinh là xs, ys, zs, tọa độ của điểm xét (tâm ăngten thu)

là x, y, z, thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng

bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là ∆t, khoảng cách giả đo được là R Khi

đó ta có thể viết:

(t t) (x x) (y y) (z z) c t

c

R = + ∆ = sư 2 + sư 2 + sư 2 + ∆ (12.1)

Trong đó: c là tốc độ lan truyền tín hiệu

Trong trường hợp sử dụng c/A - code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ chính xác

đo khoảng cách tương ứng cỡ 30m Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A - code sẽ ở mức 100m là mức có thể chấp nhận để cho khách hàng dân sự được khai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này

đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tới cỡ 3m, tức

là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P - code vốn không dành cho khách hàng đại trà Chính với lý do này phía Mỹ đã phải đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A - code

b Đo pha của sóng tải

Các sóng tải L1 và L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận

được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra Hiệu số pha do máy thu đo

được ta hãy ký hiệu là Φ ( 0 < Φ < 2Π) Khi đó ta có thể viết:

N- số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R

∆t - sai số không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu

N- được gọi là số đa trị, và thường không được biết trước mà cần phải xác

định trong quá trình đo

• Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác tới cỡ centimet thậm chí milimét Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơn ít nhiều, nhưng tác dụng chủ yếu của nó là cùng với sóng tải L1 tạo ra khả năng làm giảm ảnh hưởng đáng kể của tầng điện ly và thêm vào đó làm cho việc xác định số nguyên đa trị N được đơn giản hơn

12.5.2 Đo GPS tuyệt đối

a Nguyên lý đo GPS tuyệt đối

Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay ra tọa độ của điểm quan sát trong hệ thống tọa độ vuông góc không giam (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H) Hệ thống tọa độ WGS - 84 là hệ thống tọa độ cơ

sở của hệ thống GPS; tọa độ của vệ tinh cũng như các điểm quan sát đều được lấy theo

hệ thống tọa độ này Nó được thiết lập gắn với ellixoid trái đất có kích thước như sau:

2572,2981

6378137

=

=α

m a

định vị trí của máy thu Để khắc phục tình trạng này, cần sử dụng thêm một đại lượng

đo nữa, đó là khoảng cách từ một vệ tinh thứ tư Để thấy rõ điều này, ta hãy viết một hệ gồm 4 phương trình dạng (1) cho 4 vệ tinh:

ư+

ư+

ư+

ư+

ư

2 2

4 s

2 4 s

2 4

s

2 2

3 s

2 3 s

2 3

s

2 2

2 s

2 2 s

2 2

s

2 2

1 s

2 1 s

2 1

s

t.c4Rz

zy

yx

x

t.c3Rz

zy

yx

x

t.c2Rz

zy

yx

x

t.c1Rz

zy

yx

x

(12.4)

Thực ra chúng ta chỉ quan tâm đến 3 ẩn số cần xác định là các thành phần tọa độ

x, y, z của máy thu (điểm xét) Khi đó chúng ta chỉ cần sử dụng 3 phương trình ứng với

3 khoảng cách đo chính xác từ 3 vệ tinh tới máy thu Song, do có sai số đồng bộ của

đồng hồ vốn không được biết trước, nên chúng ta phải coi nó là ẩn số thứ tư để tìm Chính vì vậy mà ta cần có thêm một phương trình, tức là phải quan sát thêm một vệ tinh nữa

Vậy là bằng cách đo khoảng cách giả đồng thời từ 4 vệ tinh đến máy thu, ta có thể xác định được tọa tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn xác định thêm được số hiệu chỉnh cho đồng hồ (thạch anh) cùng máy thu nữa

Quan sát đồng thời 4 vệ tinh là yêu cầu rất cần thiết để xác định tọa độ không gian tuyệt đối của điểm quan sát Tuy vậy, nếu máy thu được trang bị đồng hồ chính xác cao thì khi đó chỉ còn 3 ẩn số là 3 thành phần tọa độ của điểm quan sát Để xác định chúng ta chỉ cần quan sát đồng thời 3 vệ tinh

Nếu ta lại biết thêm độ cao của điểm quan sát so với bề mặt Elipxoid của hệ tọa độ 24

WGS - 84, chẳng hạn như trong trường hợp ở trên mặt biển, khi đó chỉ còn phải xác

định 2 ẩn số là tọa độ mặt bằng của điểm quan sát Trong trường hợp này ta chỉ cần quan sát đồng thời 2 vệ tinh là đủ

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệ tinh

có thể quan sát đồng thời thường là 6 - 8, có khi nhiều hơn 10 Khi đó lời giải đơn trị sẽ

được rút ra nhờ phương pháp xử lý số liệu đo theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất

b Đo vi phân

Phần lớn khách sử dụng máy thu GPS thường có nhu cầu định vị với độ chính xác từ

cỡ đềximét đến một vài chục mét Nhưng với chế độ can thiệp SA thì hệ thống GPS chỉ cho độ chính xác định vị hạn chế cỡ 100m Để tháo gỡ sự khống chế này, giới kỹ thuật và các nhà sản xuất máy thu GPS đã đưa ra một phương pháp đo được gọi là GPS vi phân Theo phương pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát tín hiệu vô tuyến

được đặt tại điểm có tọa độ đã biết (nó thường được gọi là máy cố định), đồng thời có máy khác (được gọi là máy di động) đặt ở vị trí cần xác định tọa độ, nó có thể là điểm cố

định hoặc điểm di động như tàu thủy, ô tô, máy bay Cả máy cố định và máy di động cần tiến hành đồng thời thu tín hiệu từ các vệ tinh như nhau Nếu thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quả xác định tọa độ của cả máy cố định và máy di động đều không chính xác Độ sai lệch này được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ tính ra theo tín hiệu thu được và tọa

độ đã biết trước của máy cố định và có thể được xem là như nhau cho cả máy cố định và máy di động Nó được máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy di động thu nhận

mà hiệu chỉnh cho kết quả xác định tọa độ của mình

Ngoài cách hiệu chỉnh cho tọa độ, người ta còn tiến hành hiệu chỉnh cho khoảng cách

từ vệ tinh đến máy thu Cách hiệu chỉnh thứ hai đòi hỏi máy thu cố định có cấu tạo phức tạp và tốn kém hơn, nhưng lại cho phép người sử dụng xử lý chủ động linh hoạt hơn

Để đảm bảo độ chính xác cần thiết, các hiệu chỉnh cần được xác định và phát chuyển nhanh với tần suất cao Chẳng hạn, để cho khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu

được hiệu chỉnh đạt độ chính xác cỡ 5m, số hiệu chỉnh phải được phát chuyển với tần xuất 15 giây một lần Cũng với lý do này phạm vi hoạt động có hiệu quả của một máy thu cố định không phải là tùy ý, mà thường hạn chế ở bán kính từ một vài trăm đến năm bảy trăm kilomét Người ta xây dựng các hệ thống GPS vi phân diện rộng cũng như mạng lưới GPS vi phân gồm một số trạm cố định để phục vụ nhu cầu định vị cho cả một lục địa hay đại dương với độ chính xác cỡ 10m Phương pháp định vị GPS vi phân có thể bảo đảm độ chính xác phổ biến cỡ vài ba mét, và hơn thế nữa, tới đêximét ứng với tầm hoạt động cỡ vài chục kilomét

12.5.3 Đo GPS tương đối

a Nguyên lý do GPS tương đối

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (∆X, ∆Y, ∆Z) hay hiệu tọa

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là pha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kết quả xác định hiệu tọa

độ (hay vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau như: sai số của đồng hồ trên vệ tinh cũng như trong máy thu, sai số của tọa độ vệ tinh,

t t

t =Φ2 ưΦ1

)

(12.5) Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ trên vệ tinh Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào thời điểm ti, ta sẽ

có sai phân bậc hai

( ) ( ) j( )i

i

k i

1 , 2 ,

Sai số này cho phép loại trừ các số nguyên đa trị

Như đã nói ở các phần trước, số vệ tinh GPS xuất hiện trên bầu trời thường nhiều hơn 4, có khi tới trên 10 vệ tinh Bằng cách tổ hợp theo từng cặp vệ tinh ta sẽ có rất nhiều trị đo Không những thế khi đo tương đối dài, thường từ nửa giờ đến vài ba giờ

Do vậy, trên thực tế số lượng trị đo để xác định ra hiệu tọa độ giữa hai điểm quan sát sẽ rất lớn, và khi đó số liệu đo sẽ được xử lý theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất

b Đo tĩnh

Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác trắc địa - địa hình Trong trường 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 trong một khoảng thời gian nhất định, thường là

từ một tiếng đến hai ba tiếng đồng hồ Số vệ tinh chung tối thiểu cho cả hai trạm quan sát là 3, nhưng thường được lấy là 4 để đề phòng trường hợp thu tín hiệu vệ tinh bị gián

đoạn Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài là để đủ cho đồ hình phân bố vệ tinh thay

đổi mà từ đó ta có thể xác định được số nguyên đa trị của sóng tải và đồng thời là để có nhiều trị đo nhằm đạt được độ chính xác cao và ổn định cho kết quả quan sát

Đây là phương pháp cho phép đạt được độ chính xác cao nhất trong việc định vị 26

tương đối bằng GPS, có thể cỡ xentimét, thậm chí milimét ở khoảng cách giữa hai

điểm xét tới hàng chục và hàng trăm kilômét Nhược điểm chủ yếu của phương pháp là thời gian đo phải kéo dài hàng giờ, vậy năng suất đo thường không cao

c Đo động

Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với

điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng một phút Theo phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu Để xác định số nguyên đa trị của tín hiệu

vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được gối lên điểm đã có tọa độ Sau khi đã xác định, số nguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt cả chu kỳ đo Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại

điểm đo không phải là một tiếng đồng hồ như trong phương pháp đo tĩnh nữa mà chỉ còn một phút trong phương pháp này

Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo Máy này được gọi là máy cố

định ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho nó thu tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong một phút Việc làm này gọi là khởi đo (intialization), còn máy thứ hai này được gọi là máy di động Tiếp đó cho máy di động lần lượt chuyển

đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm dừng lại để thu tín hiệu trong một phút, và cuối cùng quay trở về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này

Yêu cầu nhất thiết của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt chu kỳ đo Vì vậy tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng tín hiệu thu bị gián đoạn (cycle slip) Nếu xảy ra trường hợp này thì phải tiến hành khởi đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo Cạnh đáy có thể dài từ 2m đến 5km và cho độ chính xác cỡ xentimét là đủ Phương pháp đo động cho phép đạt độ chính xác vị trí tương đối không thua kém

so với phương pháp đo tĩnh Song nó lại đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết bị và tổ chức

đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu của vệ tinh

d Đo giả động

Phương pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt

điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nhưng độ chính xác

định vị không cao bằng phương pháp đo động Trong phương pháp này không cần làm thủ tục khởi đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết Máy cố định cũng phải tiến hành thu tín hiệu vệ tinh liên lục trong suốt chu kỳ đo, còn máy di động được chuyển

đến từng điểm đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong 5 - 10 phút

Sau khi đo hết lượt, máy di động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên) và

đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự trước đó, nhưng phải bảo đảm sao cho

trong khoảng thời gian này đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định được số nguyên đa trị, còn hai lần đo, mỗi lần kéo dài 5 - 10 phút và giãn cách nhau một tiếng

đồng hồ, có tác dụng tương đương như phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng Yêu cầu nhất thiết trong phương pháp này là phải có được ít nhất 3 vệ tinh chung cho cả hai lần

đo tại mỗi điểm quan sát

Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo mà chỉ cần thu trong vòng 5 - 10 phút tại mỗi điểm đo thôi, nghĩa

là có thể tắt máy trong lúc vận chuyển từ điểm nọ sang điểm kia Điều này cho phép áp dụng phương pháp ở cả những khu vực có nhiều vật che khuất Về mặt kinh tế, tổ chức

đo thì chỉ nên bố trí khu vực đo tương đối nhỏ với số lượng điểm vừa phải để có thể kịp

đo lặp lại mỗi điểm sau một giờ và bảo đảm số lượng vệ tinh chung cho cả 2 lần đo như

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 đạc điện tử là sự ghép nối giữa ba khối chính là máy đo xa

điện tử EDM, máy kinh vĩ số DT và bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit _ microprocessor)

EDM (D)

DT (β,v)

Gương phản xạ CPU

Hình 12.2 Như đã biết đặc trưng cơ bản của khối EDM là xác định khoảng cách nghiêng D từ

điểm đặt máy đến điểm đặt gương phản xạ (điểm chi tiết), còn đối với kinh vĩ số DT là xác định trị số hướng ngang (hay góc bằng β) và góc đứng v (hay thiên đỉnh z) Bộ vi

xử lý CPU cho phép nhập các dữ liệu như hằng số của gương (mm), của máy (K), số liệu khí tượng môi trường đo (nhiệt độ, áp suất), tọa độ và độ cao (X, Y, H) của trạm

đặt máy và của điểm định hướng, chiều cao máy (hi), chiều cao gương (hr) Nhờ sự trợ giúp của các phần mềm tiện ích cài đặt trong CPU và các dữ liệu đã nhập ở trên kết hợp với các trị đo được của máy sẽ cho ta số liệu tọa độ và độ cao của điểm chi tiết Số 28

liệu này có thể được hiển thị trên màn hình tinh thể, hoặc lưu giữ trong bộ nhớ trong (RAM Ramdom Access Memory) hoặc bộ nhớ ngoài (gọi kà field book - sổ tay điện tử) và sau đó được trút vào máy tính Các số liệu đo đạc trên được xử lý và biên tập thành bản đồ số trên máy tính bằng các phần mềm chuyên dụng

12.6.2 Quy trình đo chi tiết và xử lý số liệu tại trạm máy toàn đạc điện tử

Khác với đo chi tiết bằng máy kinh vĩ hoặc toàn đạc quang học, máy toàn đạc điện

tử có khả năng tự động ghi chép, xử lý số liệu và cho các kết quả đo hiện trên màn hình Các máy toàn đạc khác nhau, có các thao tác đo khác nhau, song chúng đều có chung một quy trình đo và nguyên tắc sử lý số liệu chung

a Công tác chuẩn bị máy móc và thiết bị

Tại một trạm đo ngoài máy toàn đặc điện tử ra còn cần một bộ đo nhiệt kế và áp

kế, một thước thép 2 mét để đo chiều cao máy và gương Để nâng cao độ chính xác

định hướng trạm máy, thì gương phản xạ phải được gắn trên sào gương có bọt nước để cân bằng hược được đặt trên giá ba chân có bộ phận cân bằng và định tâm gương Tại các điểm chi tiết có thể dùng gương sào Các máy móc thiết bị phải được kiểm nghiệm

và điều chỉnh theo các mục chỉ dẫn trong lý lịch của máy Các sai số 2C và MO khi đo chi tiết được quy định như đối với máy kinh vĩ kỹ thuật

Tại trạm đo A cần thực hiện các bước sau:

+ Tiến hành định tâm và cân bằng máy (đưa trục quay của máy về vị trí thẳng

đứng và đi qua tâm mốc) Lắp ác quy, bật công tắc máy và khởi động máy, kiểm tra

chế độ cân bằng điện tử Đặt chế độ đo và đơn vị đo

+ Đưa ống kính ngắm chính xác điểm định hướng B Bằng các phím chức năng nhập các số liệu như hằng số gương, nhiệt độ (t0), áp suất (p), tọa độ và độ cao điểm trạm đo A (XA, YA, HA), tọa độ điểm định hướng B(XB, YB), chiều cao máy hi, chiều cao gương sào (hr) Đưa trị số hướng mở đầu về 0000'00''

+ Quay ống kính ngắm vào tâm gương sào tại điểm chi tiết (i) và bấm phím đo, ghi Lúc này máy sẽ tự động đo và ghi dữ liệu vào CPU Các dữ liệu đó là khoảng cách nghiêng SAi, góc ngang βi (góc kẹp giữa hướng mở đầu AB và hướng Ai), góc đứng vi(hoặc góc thiên đỉnh zi) hoặc là tọa độ của điểm chi tiết (Xi, Yi, Hi) (hình 12.3)

c Nguyên tắc xử lý số liệu trong CPU

Với các lệnh được thực hiện trên bàn phím của máy, bộ xử lý CPU bằng các phần mềm tiện ích lần lượt thực hiện các bài toán sau:

A B AB

Y Y Y

X X X

- Chuyển cạnh nghiêng SAi về trị số cạnh ngang DAi

DAi = SAi Cosvi hoặc DAi = SAi Sinzi (12.11)

- Tính tọa độ mặt phẳng của điểm chi tiết i

⎭

⎬

⎫

∆+

=

∆+

=

Ai A

i

Ai A

i

YY

Y

XX

X

(12.12) trong đó:

Ai Ai

S Ai Ai

S Ai Ai

Sin S Y

Cos S X

CPU tự động tính toán Số liệu này có thể được biểu thị trên màn hình tinh thể hoặc lưu giữ trong bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài

12.7 Giới thiệu máy toàn đạc điện tử TC-600

Máy toàn đạc điện tử CT-600 do hãng Leica Thụy Sĩ sản xuất Máy có khả năng cho phép đo khoảng cách xa nhất trong điều kiện thời tiết tốt là 2km với độ chính xác 3mm + 3mm.DKm Ngoài việc đo cạnh, máy còn cho phép đo góc bằng với độ chính xác ± 3'' và góc đứng với độ chính xác ± 5'' Với phần mềm tiện ích cài đặt sẵn trong TC-600 cho phép xác định nhanh chóng tọa độ và độ cao các điểm

ON OFF

Trừ phím menu, các phím còn lại đều có hai chức năng hoạt động Khi đo đạc thì chức năng chữ ghi màu trắng trên phím hoạt động (phần trên của phím) Khi gọi menu thì chức năng chữ ghi màu vàng trên phím hoạt động (phần chính của phím) và chúng

được dùng để khởi động vào các chương trình theo cây thư mục Ngoài ra chúng còn

< DIS > - Đo khoảng cách hoặc đo tọa độ

< ∆ > - Dùng để di chuyển con trỏ lên dãy trên và thay đổi con số hoặc chữ

cái khi nhập dữ liệu bằng bàn phím

Phím 3:

< REC > - Ghi dữ liệu đo góc hoặc dữ liệu đo bằng phím <DIS> vào bộ nhớ

< > - Để chọn vào chương trình hoặc lựa chọn một chế độ tại dòng có con trỏ

Để dịch con trỏ trong dãy số hoặc chữ khi nhập dữ liệu bằng bàn phím

Phím 4:

<MENU> - Gọi cây thư mục

- Chuyển chế độ từ nhập số sang nhập chữ và ngược lại

Phím 5:

< ẹ > - Tắt, mở chế độ chiếu sáng màn hình

<CONT> - Khẳng định giá trị nhập vào hoặc thoát khỏi chương trình con

Phím 6:

<CE> - Xóa thông báo lỗi, kết thúc một chức năng hay một chương trình;

thoát khỏi chế độ nhập dữ liệu và không chấp nhận dữ liệu đó

<CODE> - Gọi danh sách mã điểm

- Set PtNr/hr - Đặt số hiệu điểm/ chiều cao gương

2 <LEVEL> - Cân máy bằng điện tử

- Station coords - Nhập tọa độ trạm máy

- Orientation - Định hướng máy

- Free Station - Giao hội xác định tọa độ trạm máy

- Set out - Chương trình bố trí điểm

- Tie Distance - Đo khoảng cách gián tiếp

- Cal area - Chương trình đo, tính diện tích

- Xem dữ liệu đo

- Xem dữ liệu tọa độ

- Xem danh sách mã điểm

- Coords

- Codes

- Nhập dữ liệu tọa độ vào máy TC

- Nhập danh sách mã điểm vào máy TC

- Xóa hết dữ liệu đo

- Xóa hết dữ liệu tọa độ

- Xóa hết danh sách mã điểm

- Battery - Hiển thị báo điện ắc quy

- Temp - Hiển thị báo nhiệt độ máy

- Display - Kiểm tra độ sáng màn hình

• <ON/OFF>

(Tắt, mở một chức năng)

- Đặt tự động tắt máy khi không đo

Để hiểu được các hoạt động của máy, cần phải nắm vững cấu trúc của cây thư mục

và các hoạt động của các phím chức năng

Việc chọn hay mở một thư mục nào đó trong cây thư mục cũng được thực hiện như làm trong máy vi tính là phải vào theo đường dẫn Ví dụ cần xem dự liệu đo <Observ> trong thư mục con <View> và trong thư mục chính <Utilities> của cây thư mục ta làm như sau: Trước tiên ta nhấn phím <Menu> để mở cây thư mục, sau đó nhấn các phím mũi tên <Dis>, <All> để đưa con trỏ tới dòng <Utilities> và nhấn phím <Rec> để mở thư mục đó ra Tiếp tục dùng phím mũi tên<Dis>, <All> để dịch trỏ vào dòng <View> rồi nhấn phím <Rec> để mở thư mục này Tiếp tục dùng phím mũi tên <Dis>, <All> để

đưa trỏ tới dòng <Observ> rồi lại nhấn phím <Rec> để chọn thư mục Lúc này khối dự liệu đo sẽ hiện trên màn hình Do màn hình chỉ có 4 dòng nên muốn xem các dữ liệu nằm ở các dòng bị che khuất thì ta phải dùng các phím mũi tên <Dis>, <All> để cuộn màn hình lên trên hoặc xuống dưới Tóm lại việc mở thư mục <Observ> để xem dữ liệu như cách mô tả trên được gọi là vào đường dẫn và được thể hiện dưới dạng tóm tắt như sau: Menu\utilities\view\observ

12.7.3 Các quy trình cơ bản khi đo đạc

a Công tác chuẩn bị máy đo

* Chọn đơn vị đo

Khi chọn đơn vị đo ta vào theo đường dẫn: Menu\conf\unit

Nếu chọn <Dis> - Nên chọn đơn vị là mét (m)

Nếu chọn <Angle> - Nên lấy đơn vị đo góc là giây (360 s)

Nếu chọn <DspAcc> - Nên lấy độ chính xác là cao (high)

Sau mỗi lần chọn một đơn vị đều phải nhấn phím <Cont> để khẳng định

* Đặt chế độ hiển thị góc đứng

Muốn dặt chế độ hiển thị góc đứng ta phải vào máy theo đường dẫn: menu\còn\parameter\V-Angle

Nếu chọn <V> - thì hướng thiên đỉnh có góc đứng bằng 0

Nếu chọn <±V> - thì đường chân trời có góc đứng bằng 0 và góc đứng dương hay

âm là tùy theo hướng ngắm lên hay xuống

Nếu chọn <V%> - thì đường chân trời cũng có góc đứng bằng 0% và góc đứng dương hay âm là tuỳ theo hướng ngắm lên trên hay xuống dưới

* Kiểm tra máy

Để kiểm tra máy phải vào theo đường dẫn: menu\test

Nếu chọn <Battery> - Máy báo là 9 thì ắc quy đang đầy, nếu báo là 1 hoặc hiển thị dòng chữ <Batter low> nghĩa là ắc quy đã hết

Nếu chọn <Temp 0C> - Máy báo 210C là nhiệt độ máy đo bình thường

Nếu chọn <Signal> - ngắm máy và gương và xoay ốc vi động để trên màn hình hiện số 28% thì nhấn phím đo <Dis>, nếu máy đo được thì tín hiệu EDM tốt

Nếu chọn <Display> - Trên màn hình hiển thị các ô vuông đen đều nhâu trên 4 dòng thì màn hình tốt

* Đặt dạng ghi dữ liệu vào bộ nhớ của máy

Để chọn dạng ghi dữ liệu ta vào theo đường dẫn: menu\conf\rec

Ta nhấn phím <Rec> để chọn một trong hai dạng ghi sau:

MAK1: PtNr ; Hz ; V ; D ; PPm ; mm ; hr ; hi

MAK2: PtNr ; Hz ; V ; D ; E ; N ; H ; hr

b Đặt máy trên trạm đo

* Định tâm và cân máy bằng điện tử

Trước tiên ta định tâm và cân máy như đối với máy kinh vĩ quang học, rồi mở chế

độ cân điện tử bằng cách vào theo đường dẫn menu\level Lúc này trên màn hình xuất hiện bọt nước điện tử Ta xoay ốc cân sao cho trên màn hình thấy hai cặp tam giác ở hai hướng vuông góc là đối đỉnh nhau thì máy đã cân bằng Sau khi cân xong phải kiểm tra lại việc định tâm, nếu thấy lệch thì phải định tâm và cân máy lại cho tới khi

đạt được mới thôi

* Đặt các thông số

Để đặt các thông số ta vào theo đường dẫn: menu\set

Nếu chọn <set.PtNr> - Đặt số thứ tự điểm đo <PtNr> và đặt chiều cao gương hr Nếu chọn <Hz> - Khi nhấn phím <Rec> để chọn thì góc ngang trên màn hình lập tức chuyển về 0

Nếu chọn <DSP> - Lúc này ta có thể chọn một trong ba kiểu màn hình bằng cách nhấn các phím mũi tên <All> và <Dis>, và khi chọn được rồi thì phải nhấn phím cont

để máy ghi vào bộ nhớ và kiểu màn hình này sẽ hiện hành Ba kiểu màn hình có dạng như sau:

Kiểu màn hình 1: Kiểu màn hình 2: Kiểu màn hình 3:

Hz :

V : : :

<Rec> thì trỏ lại dịch về phía phải một đơn vị), do đó tất cả các dữ liệu nhập có đơn vị

là mét thì nên chuyển về đơn vị milimét để dễ dàng xác định số nhập đầu tiên là thứ mấy tính từ phải qua trái và nó cũng là số được nhập đầu tiên Ví dụ nhập chiều cao máy hi = 1,35 mét hay là hi = 1350 mm, vậy số đầu tiên nhập là 1, có hàng đơn vị 4 từ phải qua trái Ta vào đường dẫn nhập chiều cao máy là menu\Station Coords\hi Saukhi nhấn <Rec> chọn <hi> thì ta có thể nhập chiều cao máy bằng cách nhấn phím

<Rec> liên tục để dịch trỏ trên dòng <hi> từ trái qua phải đến dòng đơn vị thứ 4 thì dừng lại và nhấn các phím mũi tên <Dis>, <All> để chọn số 1 Tiếp tục ta nhấn phím

<Rec> một lần để dịch trỏ về hàng đơn vị thứ 3 (từ phải sang trái) rồi lại dùng phím mũi tên <Dis>, <All> để nhập số 3 Tiếp tục lặp lại quy trình trên và nhấn phím

<Rec> một lần để dịch trỏ về hàng đơn vị thứ 2 (từ phải qua trái) rồi lại dùng phím

<Dis>, <All> để chọn số 5 Cứ làm tiếp tục như vậy cho tới số cuối cùng, rồi nhấn phím <Cont> để ghi dữ liệu đó vào bộ nhớ của máy Như vậy ta đã nhập xong độ cao của máy là 1,35 mét Việc nhập các dữ liệu khác cũng được làm tương tự

Khi nhập dữ liệu có lẫn chữ cái thì các số được nhập như cách ở trên, còn chỗ có chữ cái thì nhấn phím <menu> để hoán chuyển về chế độ nhập chữ cái và cách chọn nhập các chữ cái cũng tương tự như nhập số

* Nhập tọa độ trạm máy

Muốn nhập tọa độ trạm máy ta vào theo đường dẫn: menu\prog\station coord\get coord\keyb ở đây ta có thể nhấn phím <Rec> để hoán chuyển <keyb> với <file> giữa chế độ nhập dữ liệu từ bàn phím và từ trong bộ nhớ của máy

Nếu chọn <Get coord\keyb> - là nhập dữ liệu từ bàn phím Ta dịch trỏ tới từng dòng và nhập từng dữ liệu: E0; N0; H0 và hi (xem phần nhập dữ liệu) Sau mỗi giá trị nhập ta phải nhấn phím <Cont> để ghi vào bộ nhớ Khi nhập xong tất cả các dữ liệu, muốn kết thúc chương trình nhập,ta nhấn phím <Cont>, khi đó trên màn hình sẽ hiện chữ <Station Set>, muốn thoát khỏi chương trình ta nhấn phím <CE>

Nếu chọn <Get coord\File> là nhập dữ liệu từ bộ nhớ Tọa độ các điểm trong bộ nhớ có thể đã được nhập từ bàn phím theo đường dẫn: menu\ utilities\input\coord hoặc

đã được trút từ máy tính theo chương trình trút vào máy đó theo đường dẫn: menu\file\receive\coord, hoặc các điểm đo được ghi trong máy dưới dạng tọa độ Để 36

lấy điểm nào trong bộ nhớ làm điểm trạm máy thì ta phải nhập tên điểm đó rồi nhấn phím <Cont> để khẳng định, lúc đó tọa độ của điểm ta lấy trong bộ nhớ sẽ là tọa độ trạm máy E0, N0, H0 và được hiển thị trên màn hình Tiếp tục ta nhập chiều cao máy

<hi> và nhấn phím <Cont> để khẳng định Khi nhập xong toàn bộ, ta nhấn phím

<Cont> để kết thúc chương trình và trên màn hình sẽ hiển thị dòng chữ <Station Set> Muốn thoát khỏi chương trình, ta nhấn phím <CE>

* Định hướng bàn độ

Trước khi định hướng bàn độ ta phải nhập tọa độ trạm máy Để định hướng bàn độ

ta vào theo đường dẫn: menu\Prog\Oriention Lúc này tọa độ trạm máy sẽ hiển thị trên màn hình để ta kiểm tra (không thay đổi được)

Tiếp tục ta nhấn phím <Cont> để khẳng định, rồi đưa con trỏ tới dòng (Get Coord

> File) và nhấn phím <Rec> để chọn chế độ nhập bằng tay <keyb> hay nhập từ bộ nhớ

<File> Việc nhập này cũng tương tự như nhập tọa độ trạm máy Lúc này ta ngắm chính xác vào điểm định hướng rồi nhấn phím <Cont> để khẳng định việc nhập xong dữ liệu và góc phương vị sẽ hiện trên màn hình Để kết thúc chương trình định hướng ta nhấn tiếp phím <Cont> và màn hình hiện dòng chữ (Orientation Set) Muốn thoát khỏi chương trình ta nhấn tiếp phím <CE>

c Thực hiện các chương trình đo

* Đo góc ngang và đo cạnh

Sau khi định tâm và cân bằng điện tử xong, để tiến hành đo góc ngang và đo khoảng cách, ta nên chọn màn hình kiểu 1 hoặc kiểu 3 Khi đo góc ngang, người ta thường đặt hướng đầu có giá trị bằng “ 0 ” Để làm việc này ta vào theo đường dẫn menu\set\Hz Lúc này trên màn hình hiện góc ngang Hz = 00 00’ 00” Ta nhấn phím

<Cont> để khẳng định (việc làm này tương ứng với khoá bàn độ ngang khi sử dụng máy quang học), nghĩa là nếu quay máy thì góc ngang vẫn bằng “0” Ta quay máy ngắm chính xác vào gương đo tại điểm đầu, rồi nhấn phím <Cont> để khẳng định (tương ứng với việc nhả bàn độ) và tiến hành đo bằng các phím đo sau:

- Nếu nhấn phím <Dis> là đo và các kết quả đo sẽ hiện trên màn hình đã chọn; nếu

ta nhấn tiếp phím <Rec> là ghi dữ liệu đã được đo bằng phím <Dis> hoặc ghi góc ngang, góc đứng của vị trí máy đang hiện hành Các dữ liệu ghi này có thể ở dạng MAK1 hoặc MAK2 (tuỳ theo ta chọn đặt trước khi ghi)

- Nếu nhấn phím <All> là đo và ghi ngay kết quả vào bộ nhớ, ở đây kết quả đo sẽ không hiện trên màn hình

Như vậy khi đo, tuỳ theo cách chọn phím đo mà ta có kết quả đo hiện trên màn hình nhưng chưa được ghi vào bộ nhớ hay là kết quả đo không hiện trên màn hình nhưng nó lại được ghi vào bộ nhớ Khi đo góc ngang muốn đặt góc ban đầu khác “ 0 ” (ví dụ 600) thì trước tiên ta phải vào đường dẫn menu\Set\Hz Lúc này trên màn hình có

Hz = 00 00’ 00”, ta quay máy đi cho Hz trên màn hình về Hz = 600 00’00” thì ta dừng

lại và nhấn phím <Cont> để khẳng định (tương ứng với khoá bàn độ ngang) Sau đó quay máy ngắm chính xác vào gương đặt tại điểm đầu và lại nhấn phím <Cont> để khẳng định (tương ứng với việc nhả bàn độ), rồi tiến hành đo bằng phím <Dis> hoặc

Chọn <Free Station> - Chương trình giao hội

Chương 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 ra tọa độ trạm máy là E0, N0, Ho

Khi màn hình <Free Station> - giao hội xuất hiện thì ta phải nhập tên trạm <PtNr >; nhập chiều cao máy <hi > và sau mỗi lần nhập ta đều phải nhấn phím <Cont> để máy ghi vào bộ nhớ Lúc này trên màn hình hiện dòng (2Facer > yes) ở đây ta có thể nhấn phím <Rec> để chọn chế độ <yes> - là đo bằng hai vị trí bàn độ, hoặc <No> - là đo bằng một vị trí bàn độ và khi chọn xong phải nhấn phím <Cont> để khẳng định.Lúc này màn hình đang ở chế độ chờ nhập dữ liệu: Tên điểm thứ nhất, độ cao gương và tọa

độ của điểm đó Việc nhập dữ liệu được thực hiện như đã hướng dẫn ở phần trên Sau

đó ngắm máy vào điểm gương thứ nhất (điểm đã nhập tọa độ) và lúc này có thể chọn một trong ba kiểu đo sau:

- Nhấn phím <All> - là đo đồng thời ghi dữ liệu

- Nhấn phím <Dis> + <Cont> - là đo không ghi dữ liệu

- Nhấn phím <Dis> + <Rec> - là đo khoảng cách và ghi dữ liệu

Tiếp tục ngắm máy tới điểm thứ hai, lúc này màn hình thông báo (Calculater > No) Nếu nhấn phím <Dis> là tiếp tục đo điểm thứ hai Nếu nhấn tiếp phím <Rec> +

<Cont> sẽ kết thúc giao hội và máy sẽ tính ra tọa độ trạm máy E0, N0, H0; phương vị cạnh định hướng <OMU>, sai số trạm máy <mP>, sai số chênh cao <mh>, sai số điểm

định hướng <m0> Các mức độ sai lệch trên sẽ bị triệt tiêu khi ta đo tới điểm thứ hai (trong đó có đo một góc và một cạnh) Nếu nhấn tiếp phím <Rec> thì trên màn hình sẽ hiện ra sai số góc <∆Hz>; sai số cạnh <∆ Dist>; sai số độ cao <∆ H> Nếu lúc đo ghi

đủ các yếu tố góc, cạnh, chênh cao tới các điểm đo thì khi nhấn tiếp phím <Rec> các sai số trên sẽ tự động bù vào tọa độ trạm máy Để quay lại chương trình ta phải nhấn phím <Cont> Muốn thoát khỏi chương trình ta phải nhấn phím <CE>

Chọn <Set out> - chương trình bố trí điểm

Để bố trí điểm ta vào đường dẫn: Menu\Prog\Setout

Trước khi bố trí điểm ta cần phải làm các thủ tục là định tâm, cân máy bằng điện

tử, nhập tọa độ trạm máy, định hướng máy Khi chọn <Set out> màn hình sẽ hiện tên

điểm và tọa độ trạm đo E0, N0, H0 (lúc này không thể thay đổi tọa độ trạm đo) Sau đó

ta nhấn phím <Cont> để khẳng định và trên màn hình hiện dòng (Get Coord > File) Ta nhấn phím <Rec> để hoán vị chế độ nhập dữ liệu <File> và <Keyb> ở đây ta phải nhập tên điểm (nếu tọa độ lấy trong bộ nhớ); chiều cao gương (hr) độ cao và tọa độ

điểm cần bố trí (nếu tọa độ nhập từ bàn phím) Sau đó nhấn phím <Cont> để khẳng

định Lúc này máy sẽ tính ra các số gia ∆Hz, ∆S, ∆H và hiện trên màn hình Ta chỉ việc quay máy đi sao cho ∆Hz = 0 rồi trên hướng này ta dịch chuyển gương sao cho khi đo (nhấn phím <Dis>) tất cả các số gia trên đều bằng 0, khi đó điểm đặt gương chính là điểm cần bố trí, ta nhấn phím <menu> để chuyển xem màn hình phía dưới hoặc phía trên Nếu nhấn phím <Cont> tiếp thì máy lại chờ nhập tọa độ điểm bố trí mới Muốn thoát khỏi chương trình ta nhấn phím <CE>

Chọn <Tie Distance> - chương trình đo khoảng cách, chênh cao và góc phương vị

giữa hai điểm gương liên tiếp

Để vào chương trình ta theo đường dẫn: Menu\Prog\Tie Distance

Khi vào chương trình đo trên màn hình xuất hiện dòng (Get Coor > online) ta có thể nhấn phím <Rec> để chọn một trong ba phương pháp đo là <online> - đo trực tiếp tới các điểm để lấy số liệu; <File> - lấy số liệu từ trong bộ nhớ; <Keyb> - nhập tọa độ

từ bàn phím, rồi nhấn phím <Cont> để khẳng định và trên màn hình hiện dòng chữ (Tie Distance > 1) - điểm đo gián tiếp 1 Sau đó nhập tên điểm đo <PtNr>; nhập chiều cao gương <hr>; nhập tọa độ (có thể gọi từ bộ nhớ nếu chọn <File>, có thể nhập từ bàn phím nếu chọn <Keyb> hoặc không nhập mà đo trực tiếp <Dis> hay <All> nếu chọn

<online>) Rồi nhấn phím <Cont> để kết thúc điểm đo 1, lúc này trên màn hình hiện dòng chữ (Tie Distance 2) - điểm đo gián tiếp 2 Tiếp tục ngắm máy đo tới điểm thứ 2 hoặc nhập tọa độ điểm 2 (nếu chọn <File> và <Keyb>) rồi nhấn phím <Cont> để khẳng định Lúc này trên màn hình sẽ hiện tên điểm đo (PtNr) thứ nhất và thứ hai, góc phương vị Az, độ dài xiên, độ dài ngang và chênh cao Nếu nhấn phím <Cont> tiếp thì

điểm thứ 2 thành điểm 1 và lại có thể đo trực tiếp hoặc nhập số liệu như đã làm ở trên cho điểm thứ 2 Muốn thoát khỏi chương trình đo thì phải nhấn phím <CE> hai lần

Chọn <Calc Area> - tính diện tích

Để tính diện tích ta vào đường dẫn: Menu\Prog\Calc Area

Trên màn hình cũng xuất hiện dòng (Get Coor > online) ở đây cũng nhấn phím

<Rec> để chọn một trong ba phương pháp tính là <online> - đo trực tiếp; <File> - lấy tọa độ từ trong bộ nhớ; <Keyb> - nhập tọa độ từ bàn phím Trình tự thao tác tương tự như khi đo khoảng cách gián tiếp <Tie Distance> Chỉ khác là khi đo trực tiếp hoặc nhập tọa độ điểm cuối cùng để khép kín hình thì ta nhấn phím <Cont> để máy tính diện tích Lúc này trên màn hình sẽ hiện diện tích khu tính (Area) và số lượng điểm đo (ptcnt) Muốn tiếp tục đo khu mới thì nhấn phím <Cont>, hoặc thoát khỏi chương trình

Chọn <Target Coord> - chương trình đo tọa độ

Để thực hiện chương trình đo tọa độ ta vào theo đường dẫn: Menu\ Prog\ Target coord Trước khi thực hiện chương trình này cần phải định tâm, cân bằng điện tử, nhập tọa độ trạm máy và định hướng máy

Khi gọi chương trình đo tọa độ ra thì tọa độ trạm máy E0, N0, H0 hiện trên màn hình và nó không thể thay đổi được Tiếp tục ta nhấn phím <Cont> để khẳng định, rồi nhập tên điểm và chiều cao gương Ngắm máy đến điểm gương và đo bằng cách nhấn phím <Dis> + <Rec> hoặc nhấn phím <All>, sau khi đo và ghi xong điểm 1 thì màn hình lại trở về chế độ đo và tên điểm được tự động tăng thêm 1 đơn vị, muốn đo tiếp ta ngắm vào điểm đặt gương thứ 2 và đo bằng các thao tác như chỉ dẫn ở trên Muốn thoát khỏi chương trình ta nhấn phím <CE>

d Xem và trút dữ liệu

Xem dữ liệu

Để xem các dữ liệu đã được ghi ở trong máy ta vào theo đường dẫn: Menu\Utilities\View ở đây có thể chọn xem một trong ba khối dữ liệu là <Observ> - khối dữ liệu đo được ghi vào máy; <Coords> - khối dữ liệu tọa độ được nhập bằng tay vào máy theo đường dẫn: Menu\Utilities\Input\Coord hoặc có thể trút từ máy tính vào máy TC-600 qua cáp và chương trình truyền dữ liệu; <Codes> - khối dữ liệu mã điểm

được nhập vào máy khi đo hoặc nhập bằng tay theo đường dẫn Menu\Utilities\Input\Codes

+ Chế độ giao diện chung cả máy đo và máy tính là cổng ghi: COM1; Band: 9600; Paryti: EVEN; Endmark: CR\LF

+ Đối với máy TC-600 ta phải vào theo đường dẫn: Menu\File\Send ở đây có 3 khối dữ liệu và có thể trút lần lượt từng khối, ví dụ ta chọn khối dữ liệu đo <Observ>

Khi trên máy đo xuất hiện chữ <Yes> thì ta nhấn phím < Cont > và lúc này máy tính

bắt đầu nhập dữ liệu, còn trên màn hình máy đo có số thứ tự bắt đầu nhảy số từ 1 đến hết

số Trong suốt quá trình trút không được sử dụng các phím của cả hai máy

Chương 13

Bố trí công trình 13.1 Khái niệm

Bố trí công trình là công tác trắc địa nhằm chuyển bản vẽ thiết kế công trình ra thực địa Nội dung của công tác bố trí là xác định vị trí mặt bằng, độ cao của một điểm,

độ thẳng đứng của các kết cấu, các mặt phẳng đặc trưng của công trình theo đúng bản

vẽ thiết kế

Như vậy, bố trí công trình là công việc ngược lại so với đo vẽ bản đồ Trong đo vẽ bản đồ, người ta đo trên thực địa lấy số liệu để thành lập bản đồ, độ chính xác đo tuỳ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần thành lập Ngược lại trong bố trí công trình, người ta dựa vào bản thiết kế (bình đồ, mặt cắt) công trình để xác định các trục, các điểm, các mặt đặc trưng của công trình trên thực địa với độ chính xác theo yêu cầu của thiết kế Vì vậy phương pháp đo đạc trong bố trí công trình có một số đặc điểm khác so với đo vẽ bản đồ Giống như các công tác đo đạc khác, nguyên tắc chủ yếu trong bố trí công trình cũng là “từ tổng quát đến chi tiết”, tức là muốn bố trí công trình trước hết phải bố trí lưới khống chế thi công mặt bằng và độ cao, tiếp theo bố trí các trục chính công trình theo thiết kế, cuối cùng mới bố trí chi tiết công trình

13.1.1 Các dạng lưới thi công

Lưới khống chế thi công mặt bằng, có nhiều loại, tuỳ theo địa hình và yêu cầu chính xác của từng loại công trình cụ thể mà lựa chọn một trong số các kiểu sau:

a Lưới tam giác

Lưới tam giác là một loại lưới thường dùng trong đo đạc nhà nước và thi công các công trình xây dựng, vì nó có những điều kiện hình học chặt chẽ, có thể kiểm tra, phát hiện sai lầm ngay ngoài hiện trường, đảm bảo công tác đo đạc ngoài trời thuận lợi và chính xác

b Lưới ô vuông

Người ta thường sử dụng lưới ô vuông vào việc bố trí trên vùng đất rộng và tương

đối phẳng các công trình như: nhà ga, sân bay và các công trình công nghiệp Lưới khống chế ô vuông xây dựng là một loại lưới khống chế bao gồm các mốc tạo thành nhiều hình vuông hay hình chữ nhật ghép thành

c Đường chuyền

Đường chuyền là kiểu lưới khống chế tương đối thích hợp với các loại công trình

có dạng dài và hẹp theo một hướng nhất định như: công trình xây dựng đường phố,

đường giao thông, đường hầm, hệ thống kênh, mương Đặc điểm của lưới loại này là phải đo tất cả các góc và các cạnh Độ chính xác các điểm trong đường chuyền tương

đối đồng đều Gần đây, do kĩ thuật đo dài bằng các máy điện quang, máy toàn đạc điện

chuyền nên loại lưới này được áp dụng rất rộng rãi

Khi xây dựng lưới khống chế thi công độ cao trên các công trường xây dựng đều

được áp dụng phương pháp đo cao hình học Các điểm của lưới được bố trí ở những nơi

có nền đất ổn định Sau khi bố trí xong các điểm lưới khống chế cơ bản, dùng phương pháp đo cấp thấp hơn để nối với các điểm khống chế mặt bằng và các điểm khống chế

độ cao tăng dầy khác trên công trình xây dựng - gọi là điểm khống chế độ cao xây dựng Bố trí độ cao các điểm chi tiết được dẫn trực tiếp từ các điểm khống chế độ cao xây dựng tới

13.1.2 Các yếu tố cần tham khảo khi bố trí công trình

Khi bố trí công trình cần tham khảo những tài liệu, bản vẽ sau :

+ Tổng bình đồ của toàn khu xây dựng

+ Bản vẽ bố trí các trục chính, trục cơ bản của công trình

+ Bản vẽ móng công trình

+ Bản vẽ mặt cắt công trình

Độ chính xác của công tác trắc địa khi bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau: Qui mô công trình - Cùng một loại công trình nếu kích thước mặt bằng và chiều cao càng lớn thì độ chính xác yêu cầu càng cao

Tính chất vật liệu xây dựng – Đối với các cấu kiện có kết cấu thép và kết cấu gỗ thường yêu cầu bố trí chính xác hơn các cấu kiện có kết cấu bê tông, gạch đá hoặc kết cấu thuần đất

Mối liên hệ giữa các bộ phận sản xuất - Các công trình có chung một thiết bị dây chuyền sản xuất thì độ chính xác bố trí sẽ yêu cầu cao hơn khi bố trí một công trình sản xuất độc lập

Phương pháp thi công - Thi công đồng loạt yêu cầu độ chính xác cao hơn thi công tuần tự

Thời gian sử dụng - Công trình có thời gian sử dụng là lâu dài hoặc vĩnh cửu thì yêu cầu độ chính xác bố trí cao hơn các công trình tạm thời

13.1.3 Các giai đoạn triển khai trong bố trí công trình

Bố trí công trình được tiến hành theo ba giai đoạn:

là 2-3 mm và như vậy là cao hơn so với giai đoạn bố trí cơ bản