Lưới khống chế độ cao được lập trên khu vực xây dựng công trình là cơ sở trắc địa phục vụ cho đo vẽ địa hình công trình, cho thi công công trình và cho quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Lưới độ cao trắc địa công trình có thể được thành lập theo các dạng sau: Phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn, phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn, phương pháp thủy chuẩn tĩnh. Chính vì mục đích thành lập như trên,nên lưới độ cao trắc địa công trình cũng có những đặc điểm khác so với lưới độ cao nhà nước: Thứ nhất: Cấp hạng lưới khống chế độ cao được quy định tùy thuộc vào diện tích khu vực xây dựng công trình.
PHẦN MỞ ĐẦU Lưới khống chế độ cao được lập trên khu vực xây dựng công trình là cơ sở trắc địa phục vụ cho đo vẽ địa hình công trình, cho thi công công trình và cho quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Lưới độ cao trắc địa công trình có thể được thành lập theo các dạng sau: Phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn, phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn, phương pháp thủy chuẩn tĩnh. Chính vì mục đích thành lập như trên,nên lưới độ cao trắc địa công trình cũng có những đặc điểm khác so với lưới độ cao nhà nước: Thứ nhất: Cấp hạng lưới khống chế độ cao được quy định tùy thuộc vào diện tích khu vực xây dựng công trình. Thứ hai: để phục vụ cho đo vẽ địa hình công trình thì lưới độ cao trắc địa công trình được phát triển dựa trên các điểm của lưới độ cao nhà nước theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết. Thứ ba: để thi công công trình, lưới độ cao cần phải được xây dựng tuỳ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của từng loại công trình. Thứ tư: so với lưới nhà nước thì mật độ các điểm lưới trắc địa Nguyễn Hữu Cường công trình dày hơn, do đó chiều dài được rút ngắn. Để thấy rõ ta tìm hiểu một số chỉ tiêu của lưới độ cao trắc địa công trình: “Ứng dụng phương pháp tính toán và bình sai 2 mạng lưới trắc địa mặt bằng và độ cao đã được đo đạc trên mô hình thực nghiệm” Các bước trong thống kê đối với sự tồn tại của các sai số đo bao gồm: Thực hiện phân tích thống kê các số liệu đo để đánh giá độ lớn của các sai số và nghiên cứu sự phân bố của chúng nhằm xác định chúng có hay không nằm trong khoảng chấp nhận được và nếu các số liệu đo được chấp nhận thì thực hiện các bước tiếp theo Bình sai các số liệu đo để chúng thực hiện tách các điều kiện hình học hay các rang buộc có liên quan khác. Trong phạm vi đồ án này yêu cầu sử dụng các phương pháp bình sai gián tiếp và bình sai trực tiếp để xử lý các số liệu đã cho. Nguyễn Hữu Cường Chương 1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA CÔNG TÁC BÌNH SAI Khi xây dựng lưới tọa độ, lưới độ cao, ngoài các trị đo cần thiết bao giờ người ta cũng đo thừa một số trị đo nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kết quả đo và nâng cao độ chính xác các yếu tố của mạng lưới sau bình sai. Lưới có kết cấu chặt chẽ, nhiều trị đo thừa. Giữa các trị đo cần thiết, các trị đo thừa và các số liệu gốc luôn tồn tại các quan hệ toán học ràng buộc lẫn nhau. Biểu diễn các quan hệ ràng buộc đó dưới dạng các công thức toán học ta được các phương trình điều kiện. Trong các kết quả đo luôn tồn tại các sai số đo vì vậy chúng không thỏa mãn các điều kiện hình học của mạng lưới và xuất hiện các sai số khép. Bieechj bình sai lưới nhằm mục đích loại trừ các sai số khép, tìm ra trị số đáng tin cậy nhất của các trị đo và các yếu tố cần xác định trong mạng lưới tam giác. Nguyễn Hữu Cường Trên cơ sở nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, bài toán bình sai được giải theo hai phương pháp là bình sai điều kiện và bình sai gián tiếp. Với một mạng lưới trong đó chỉ tồn tại các sai số ngẫu nhiên thì bình sai theo hai phương pháp sẽ cho cung một kết quả. Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp bình sai nào sẽ căn cứ vào một số yếu tố cơ bản như: khối lượng tính toán ít và dễ dàng thực hiện trong điều kiện phương tiện tính toán đã có. +Trong trắc địa việc đo vẽ bình đồ hay bản đồ tiến hành theo nguyên tắc "từ toàn bộ đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Trên cơ sở để xây dựng cấp lưới và cấp cuối cùng phải đủ độ chính xác để đo vẽ chi tiết địa hình". Do đó việc xây dựng lưới khống chế mặt bằng cũng tiến hành theo những nguyên tắc cơ bản đó. L ưới khống chế mặt bằng được chia ra làm: lưới khống chế nhà nước, lưới khống chế khu vực và lưới khống chế đo vẽ. L ưới khống chế mặt bằng nhà nước là lưới tam giác; được chia ra làm 4 cấp (hạng) I, II, III, IV rải đều trên toàn bộ lãnh thổ. L ưới khống chế mặt bằng khu vực gồm 2 loại là lưới tam giác và lưới đa giác được phát triển từ các điểm của lưới khống chế mặt bằng nhà nước. - Lưới tam giác trong lưới khống chế mặt bằng khu vực gọi là lưới giải tích có 2 cấp gọi là Nguyễn Hữu Cường giải tích 1 và giải tích 2. - Lưới đa giác trong lưới khống chế mặt bằng khu vực gọi là lưới đường chuyền cũng có 2 cấp hạng là đường chuyền hạng I và đường chuyền hạng II. +Tùy theo yêu cầu độ chính xác và điều kiện đo đạc mà lưới độ cao có thể được xây dựng theo phương pháp đo cao hình học hay đo cao lượng giác. Vùng đồng bằng, đồi, núi thấp, lưới độ cao thường được xây dựng theo phương pháp đo cao hình học và theo dạng lưới đường chuyền độ cao. Vùng núi cao hiểm trở, lưới độ cao thường được xây dựng theo phương pháp đo cao lượng giác ở dạng lưới tam giác độ cao. Nói chung việc xây dựng lưới độ cao đều qua các bước: thiết kế kỹ thuật trên bản đồ, chọn điểm chính thức ngoài thực địa rồi chôn mốc, vẽ sơ đồ lưới chính thức và tiến hành đo chênh cao, tính toán độ cao các điểm. Tùy theo cấp hạng đường độ cao mà việc chọn điểm độ cao có những yêu cầu khác nhau. Nhưng nói chung cần chú ý : chọn đường đo cao cho nó ngắn nhất nhưng lại có tác dụng khống chế nhiều, thuận lợi cho việc phát triển lưới độ cao cấp dưới. - Nơi đặt mốc hoặc trạm đo cần đảm bảo vững chắc, khô ráo. Đường đo ít dốc, ít gặp vật chướng ngại, tránh vượt sông, thung lũng. Tránh qua vùng đất xốp lầy, sụt lở - Khi đo cao phục vụ cho xây dựng các Nguyễn Hữu Cường công trình, thì đường đo nên đi theo các công trình (kênh, mương, đập, cầu ). - Khi chọn điểm có thể điều tra tình hình địa chất công trình ngay tại chỗ chọn để thiết kế độ sâu chôn mốc được hợp lý. Các điểm được chọn chính thức cần phải chôn mốc, vẽ sơ đồ và ghi chú cẩn thận. Trên cơ sở nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, bài toán bình sai được giải theo hai phương pháp là bình sai điều kiện và bình sai gián tiếp. Với một mạng lưới trong đó chỉ tồn tại các sai số ngẫu nhiên thì bình sai theo hai phương pháp sẽ cho cùng một kết quả. Chương 2 KHÁI QUÁT VỀ BÌNH SAI GIÁN TIẾP VÀ BÌNH SAI ĐIỀU KIỆN I. Phương pháp bình sai gián tiếp I.1. Ưu, nhược điểm của phương pháp bình sai gián tiếp - Ưu điểm: Nguyễn Hữu Cường + Là phương pháp cơ bản được ứng dụng để bình sai các mạng lưới trắc địa; + Trong bình sai gián tiếp người ta dễ dàng lập được hệ phương trình hiệu chỉnh, cứ mỗi một trị đo cần thành lập một phương trình. - Nhược điểm: + Khối lượng tính toán lớn khi có nhiều trị đo, không có máy tính hay phần mềm hỗ trợ. I.2. Các bước trong bình sai gián tiếp 1. Thông tin lưới, chọn ẩn số a, Thông tin lưới n- Tổng số trị đo trong lưới t- Số trị đo cần thiết Với lưới mặt bằng: t=2(p-p*) Trong đó: p là tổng số điểm trong lưới, p* là tổng số điểm gốc trong lưới. Với lưới dộ cao: t=(p-p*) Trong đó: p là tổng số điểm trong lưới, p* là tổng số điểm gốc trong lưới. Nguyễn Hữu Cường Như vây trong lưới mặt bằng số trị đo cần thiết sẽ bằng 2 lần số điểm cần xác định (vì mỗi điểm cần xác định 2 yếu tố X và Y), còn trong lưới độ cao chính bằng số điểm cần xác định độ cao. Nếu kí hiệu trị đo thừa là là r, lúc đó: r = n – t . Từ thông tin của lưới ta có thể biết được những dữ kiện như sau: Với n trị đo ta có n phương trình số hiệu chỉnh với t trị đo cần thiết tương đương với t ẩn số. b, Chọn ẩn số Đối với lưới mặt bằng, thường chọn ẩn số là gia số tọa độ của các điểm mới, hoặc cũng có thể chọn ẩn số là tọa độ điểm mới. Tương tự, trong lưới độ cao thông thường chọn ẩn số là chênh cao của các điểm trong lưới hoặc chọn ẩn số là độ cao của các điểm mới. 2. Tính tọa độ gần đúng, độ cao gần đúng của các điểm mới. Đối với lưới mặt bằng, dựa vào các điểm gốc và các trị đo góc, có thể truyền tọa độ nhờ phương vị và chiều dài cạnh hoặc sử dụng công thức Iung để tính ra tọa độ gần đúng của điểm mới. Nguyễn Hữu Cường Công thức Iung x 3= y 3 = Trong đó điểm 1 và điểm 2 đã biết tọa độ (1.1) Đối với lưới độ cao thì sử dụng độ cao điểm gốc và các chênh cao đo để tính ra độ cao gần đúng của các điểm mới. 3. Lập phương trình số hiệu chỉnh cho các trị đo, tính số hạng tự do của các phương trình số hiệu chỉnh Phương trình số hiệu chỉnh có dạng tổng quát như sau: V= A.X + L (1.2) a, Dạng phương trình số hiệu chỉnh cho trị đo góc ν β = a GT δx T + b GT δy T + (a GP – a GT ) δx T + (b GP - b GT )δy T - a GP δx P - b GP δy P + l β (1.3) Với: a = ρ” ; b = - ρ” G: điểm giữa; T: điểm trái;P: điểm phải Nguyễn Hữu Cường l β = l đo - l tính b, Dạng phương trình số hiệu chỉnh cho trị đo cạnh + l S (1.4 ) Với: c = ; d = = sinα i: điểm trước; k: điểm sau l S = - c, Dạng phương trình số hiệu chỉnh cho trị đo phương vị + l α (1.5) Với: c = ; d = = sinα l α = l α đo – l α tính d, Dạng phương trình số hiệu chỉnh cho trị đo chênh cao = -δh A + δh B + l h l h = h đo – ( - ) (1.6) 4. Tính trọng số cho các trị đo Công thức tổng quát tính trọng số cho các trị đo: (1.7) Với m i là sai số đo của trị đo, C là hằng số có thể chọ bất kì. Thông thường trong lưới mặt bằng ta sẽ chọn C=1 hoặcC= hoặc C=. Nguyễn Hữu Cường [...]... 481 .29 7 GT=E 10 -0.034 GP=D 9 E 1414.06 B GP=E 3 D GT=E 0.034 555 .21 7 A Nguyễn Hữu Cường 21 4 .29 9 62. 540 2 223 1 125 .007 1493.69 57 5 52 926 483 .25 27 0 9 62. 540 6 9 62. 540 517641.0 722 719.473 457.575 6 169.79 130.73 0.008 - 7 3 130. 72 -44.495 22 31168.800 1493.71 481 .24 3 0.000 1.000 - 5 - 0.947 0. 322 130. 72 169.80 130.71 44.489 21 4 .29 6 2 - -0.008 - 1 82. 33 22 1 .23 3 8 0.947 0. 322 0.000 1.000 22 6. 82 90.5 12 0.7 72. .. 1.15 422 2 58017 21 .15” Góc 11 1.470058 50030 27 .47” Cạnh S2-BE 0.000536 1493.701536 Cạnh S4-BC -0.00 129 9 127 9. 920 701 Cạnh S6-ED 0.000000 9 62. 5400005 Bảng 3.8: Tọa độ các điểm mới Điểm B D E Nguyễn Hữu Cường X 22 87 728 .850 22 86314. 82 228 6314.798 Y 566075. 022 566556.3183 565593.7951 Bài 2: Cho lưới độ cao như hình vẽ sau: Cho lưới độ cao như hình vẽ sau: Bảng 3.9: Chênh cao của lưới STT Chênh cao 1 h1 2 h2... Tọa độ của các điểm lưới thiết kế: Bảng 3.1: Tọa độ các điểm Tên điểm X(m) A 22 86870.006 B 22 87 728 .8 52 C 22 86870.000 D 22 86314. 823 E 22 86314.798 Góc đo của lưới thiết kế: (i = 6) Y(m) 565136 .20 3 566075. 021 1 567 024 .007 566556.3183 565593.7783 Bảng 3 .2: Góc đo của lưới thiết kế: Góc 1 2 3 4 5 Trị đo 42 27 ’13” 28 ˚45’05” 37˚35’30” 29 ˚03 27 ” 42 08’44” Góc 6 7 8 9 10 Trị đo 49˚53’18” 58˚54’36” 71˚ 12 16”... GP=D 725 .916 6 - 8 21 7.31 7 - 2 0.671 0.741 21 7.31 73.805 1887.80 3563803.9 42 1887.80 109 .26 0.006 GT=D 1414. 02 7 108.13 183.06 526 954 .22 14 D 2 - 9 555.177 C Nguyễn Hữu Cường 4 - 45 4 2 223 1 125 .007 1493.69 4 7 - 0.765 0.644 - 0.000 - 0.000 1.000 130. 72 227 .56 481 .29 7 57 5 -44.495 467.689 526 954 .22 14 725 .916 183.06 3 - 5 21 7.31 2 -86.587 0.947 0. 322 0.765 0.644 2 GT=D 8 - 926 483 .25 27 6 9 62. 540 1414. 02 -... r phương trình điều kiện 2 Lập các phương trình điều kiện Dạng tổng quát: += 0 BV + W = 0 (2. 1) a, Các dạng phương trình điều kiện đối với lưới mặt bằng Phương trình điều kiện hình: Nguyễn Hữu Cường 1 +2+ 3=180 1đo + v1 + 2 o + v2 + 3đo +v3 -180 = 0 (2. 2 ) v1 + v2 + v3 + ( 1đo + 2 o + 3đo -180) =0 v1 + v2 + v3 +ω = 0 Phương trình điều kiện góc cố định: 1 +2+ 3=β 1đo + v1 + 2 o + v2 + 3đo +v3 – β =0 v1 + v2+v3... 90.5 12 0.7 72 0 0.636 1 8 - GP=E 22 31168.800 1493.71 130. 72 B GT=A 3 481 .24 3 52 0 44.489 1887.80 3563803.9 42 1887.80 109 .26 6 C GP=A -0.006 - 4 45 517641.0 722 4 2 1 82. 33 E 11 1414.06 555 .21 7 457.575 6 719.473 1 Nguyễn Hữu Cường 0.947 0. 322 22 1 .23 0.000 73.069 22 1 .23 8 8 0.000 1.000 0.7 72 0.636 4 Tính trọng số cho các trị đo Công thức tổng quát tính trọng số cho các trị đo: Với: là sai số đo của trị đo C là... 22 31168.800 1493.71 5 88.985 52 0 -44.489 6 163 820 0.996 127 9. 92 119.48 108.13 30 2 57 5 6 8 Nguyễn Hữu Cường 4 45 4 0.001 44.495 - 2 0.947 0. 322 - - 0.947 0. 322 - - 74.991 22 .588 0.671 0.741 130. 72 - 5 0.947 0. 322 - 1887.80 3563803.9 42 1887.80 109 .26 0.006 - 130. 72 223 1 125 .007 1493.69 481 .29 7 - - 0.000 108.13 10 .22 4 7 0.000 1.000 GP=C B 858.8 52 948.986 163 820 0.996 127 9. 92 119.48 30 GT=C 6 - - 555.177... trị đo, trị đo sau bình sai, tọa độ điểm mới Bảng 3.7: Số hiệu chỉnh các trị đo, trị đo sau bình sai Trị đo Số hiệu chỉnh các trị Trị đo sau bình sai đo Góc 1 2. 164567 420 27’15.16” Góc 2 -0.788847 28 045’4 .21 ” Góc 3 -1.8608 82 37035 28 .14” Góc 4 -0.446505 29 03 26 .55” Góc 5 -0.068333 420 8’43.93” Góc 6 1.943171 49053’19.94” Góc 7 3.571667 58054’39.57” Góc 8 -0.545790 710 12 15.45” Góc 9 1.406673 710 12 14.41”... tuyến đo Lưu ý để tính sai số đo cạnh ta sử dụng theo công thức sau: ms = a + b.D 4 Lập và giải hệ phương trình chuẩn (2. 12) N.K + W =0 B.P-1.PT.K + W = 0 +0 (2. 13) Từ đó tính được K, dựa vào K ta tính được các số hiệu chỉnh theo công thức sau: vi = qi (aiKa+biKb+…+riKr) (2. 14) 5 Đánh giá độ chính xác các yếu tố, tính số hiệu chỉnh, trị đo sau bình sai, tọa độ điểm mới và độ cao điểm mới Sai số trung phương. .. 58˚54’36” 71˚ 12 16” 71˚ 12 13” 58˚17 20 ” Góc 11 Trị đo 50˚30 26 ” Cạnh đo của lưới thiết kế: Bảng 3.3: Cạnh đo của lưới thiết kế Cạn h BA BE BD BC DC KH S1 S2 S3 S4 S5 Nguyễn Hữu Cường Trị đo (m) Cạnh 127 2.401 1493.701 1493.700 127 9. 922 725 .9 42 ED AE KH S6 S7 Trị đo (m) 9 62. 540 719.430 a Chọn ẩn số Số trị đo : n= số góc đo +số cạnh đo = 11 + 3 = 14 Số ẩn số : t= 2. (p-p*) = 2. (5 -2) = 6 Số trị đo thừa : r=n-t . được rút ngắn. Để thấy rõ ta tìm hiểu một số chỉ tiêu của lưới độ cao trắc địa công trình: Ứng dụng phương pháp tính toán và bình sai 2 mạng lưới trắc địa mặt bằng và độ cao đã được đo đạc trên. theo phương pháp đo cao hình học và theo dạng lưới đường chuyền độ cao. Vùng núi cao hiểm trở, lưới độ cao thường được xây dựng theo phương pháp đo cao lượng giác ở dạng lưới tam giác độ cao. . yêu cầu độ chính xác và điều kiện đo đạc mà lưới độ cao có thể được xây dựng theo phương pháp đo cao hình học hay đo cao lượng giác. Vùng đồng bằng, đồi, núi thấp, lưới độ cao thường được xây