Giáo trình thực tập trắc địa tập 1

- Trục ngắm của ống kính CC vuông góc với trục quay của ống kính H'H' - Trục ống thuỷ dài LL song song với trục quay ống kính H'H' Hình 1.2 Các trục chính của máy kinh vĩ Hình 1.1 Sơ ñồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TS NGUYỄN KHẮC THỜI (Chủ biên)

KS NGUYỄN THỊ THU HIỀN

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRẮC ðỊA 1

Hà nội 2006

Mục lục

1.1 Sơ ñồ cấu tạo máy kinh vĩ

1.2 Cấu tạo các bộ phận cơ bản của máy kinh vĩ

1.3 ðọc số trong máy kinh vĩ

1.4 Phương pháp ngắm chuẩn mục tiêu

1.5 Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ

1.6 Kiểm nghiệm máy kinh vĩ

2.1 Sơ ñồ cấu tạo máy thuỷ chuẩn

2.2 Cấu tạo mia thuỷ chuẩn

2.3 Kiểm nghiệm và ñiều chỉnh máy thuỷ chuẩn

2.4 Xác ñịnh hằng số K mỗi mia và chênh lệch hằng số cặp mia

3.2 ðo chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập của ống kính

3.3 ðo chênh cao

4.2 Nguyên tắc thiết kế ñường chuyền

4.3 ðo ñạc ñường chuyền

4.4 Tính toán bình sai ñường chuyền

4.5 Ví dụ áp dụng

4.6 Dựng lưới toạ ñộ vuông góc

4.7 Triển ñiểm khống chế trắc ñịa lên bản vẽ

Chương 5 ðo vẽ chi tiết bằng phương pháp toàn ñạc

5.1 Khái niệm chung

5.2 Quy trình ño chi tiết tại một trạm máy

Lêi nãi ®Çu Giáo trình thực hành Trắc ñịa 1 ñược biên soạn ñể ñáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập của sinh viên ngành Quản lý ñất ñai và Khoa học ñất Trong quá trình biên soạn giáo trình này chúng tôi ñã cố gắng trình bày ngắn gọn, dễ hiểu và bám sát giáo trình trắc ñịa dành cho ngành Quản lý ñất ñai ñể giúp sinh viên củng cố toàn bộ kiến thức ño ñạc và thành lập bản ñồ ñịa chính

Nội dung giáo trình thực tập và thực hành gồm 5 chương do TS Nguyễn Khắc Thời làm chủ biên và biên soạn các chương 1, 2, 3, 5 KS Nguyễn Thị Thu Hiền biên soạn chương

4

Giáo trình thực hành là tài liệu học tập chính cho sinh viên chuyên ngành Quản lý ñất ñai và Khoa học ñất hệ chính quy và tại chức, ñồng thời cũng là tài liệu tham khảo tốt cho sinh viên hệ Cao ñẳng của các ngành nói trên

Trong quá trình biên soạn giáo trình này chúng tôi bám sát vào mục tiêu ñào tạo kỹ sư ngành Quản lý ñất ñai và tham khảo nhiều giáo trình Trắc ñịa chuyên ngành tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận ñược nhiều ý kiến ñóng góp quý báu của ñông ñảo các nhà chuyên môn, các bạn ñồng nghiệp và sinh viên ñể kịp thời sửa chữa, bổ sung và hoàn chỉnh trong lần tái bản sau

Các tác giả

Chương 1 MÁY KINH VĨ

1.1 SƠ ðỒ CẤU TẠO MÁY KINH VĨ

1.1.1 Các bộ phận chính của máy kinh vĩ

Máy kinh vĩ bao gồm các bộ phận chính sau ñây (hình 1.1)

1.1.2 Các hệ trục chính của máy kinh vĩ

Các trục chính của máy kinh vĩ ñược mô tả

trên hình 1.2, bao gồm:

- Trục ñứng VV: là trục quay của máy ñi

qua tâm bàn ñộ ngang

- Trục ngắm của ống kính CC

- Trục quay ống kính H'H'

- Trục ống thuỷ dài LL

ðiều kiện hình học của hệ trục này là:

- Trục ñứng VV vuông góc với trục quay

ống kính H'H'

- Trục ñứng VV vuông góc với trục ống

thuỷ dài LL

- Trục ngắm của ống kính CC vuông góc

với trục quay của ống kính H'H'

- Trục ống thuỷ dài LL song song với trục

quay ống kính H'H'

Hình 1.2 Các trục chính của máy kinh vĩ

Hình 1.1 Sơ ñồ cấu tạo máy kinh vĩ

Hình 1.3 Máy kinh vĩ 2T5K

1.1.3 Những bộ phận cơ bản bên ngoài của máy kinh vĩ quang học

ðể dễ hình dung, trên hình 1.3 mô tả những bộ phận cơ bản bố trí bên ngoài vỏ máy kinh vĩ 2T5K bao gồm:

1.2 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA MÁY KINH VĨ

1.2.1 Chân máy, ñế máy và tiêu ngắm

- Chân máy, ñế máy dùng ñể ñặt máy kinh vĩ khi ño ngắm Chân máy ñược làm bằng

gỗ hoặc nhôm (hình 1.4.a) gồm:

1 Chốt hãm ñể thay ñổi chiều cao

2 Ốc nối máy với chân máy

3 ðế máy làm bằng kim loại nhẹ (hình 1.4.b)

1.2.2 Ống kính ngắm

1 Cấu tạo của ống kính

Ống kính ngắm trong các máy trắc ñịa là loại kính viễn vọng cho phép ngắm ñược xa

và chính xác Trong ống kính ngắm ngoài các lăng thấu kính còn gắn ñược một màng kính trong suốt có khắc màng chỉ chữ thập Cấu tạo của ống kính thể hiện ở hình 1.5 gồm:

2 Nguyên lý tạo ảnh trong ống kính

Giả sử có vật AB ñặt cách ống kính một khoảng S (hình 1.6) Khi xoáy vòng ñiều quang (3) thì thấu kính ñiều quang (5) sẽ di chuyển làm thay ñổi khoảng cách giữa kính vật (2) và ảnh thật ab Khi ab trùng với mặt phẳng của màng chữ thập (6) thì qua kính mắt (7) ta

sẽ thấy ảnh ảo a'b' ngược chiều với vật AB nhưng ñược phóng ñại lên nhiều lần

1.2.3 Màng chỉ chữ thập

Cấu tạo của màng chỉ chữ thập là một tấm kính mỏng trong suốt ñặt trong một khung thép tròn (hình 1.7) Trên tấm kính khắc những ñường chỉ màu ñen sắc nét gọi là lưới chỉ Có hai dây chỉ cơ bản là chỉ ñứng và chỉ ngang tạo thành chữ thập, giao ñiểm của chúng là ñiểm chuẩn ñể ngắm mục tiêu khi ño

Hình 1.5 Ống ngắm máy kinh vĩ

Hình 1.6 Nguyên lý tạo ảnh trong ống kính máy trắc ñịa

Ngoài hai chỉ này người ta còn khắc hai dây chỉ ngang ñối xứng gọi là dây ño khoảng cách Màng chỉ chữ thập ñược liên kết với 4 ốc ñiều chỉnh do ñó nó có thể dịch chuyển ñược

1.2.4 Ống thuỷ dài

Ống thuỷ dài là một ống thuỷ tinh hình trụ cong bịt kín, bên trong có chứa ete hoặc cồn và chừa một ít khoảng không khí gọi là bọt nước (hình 1.8) Ống thuỷ ñược gắn cố ñịnh trong hộp kim loại hình trụ (2), mặt phía trên ñể hở Mặt cong của ống thuỷ dài là một cung bán kính R có trị số từ 2m ñến 200m

ðiểm giữa "O" của cung là ñiểm chuẩn và khắc vạch ñối xứng qua ñó, giãn cách giữa các vạch ñều nhau và có trị số l = 2mm

Góc ở tâm T ứng với một khoảng chia 2mm trên ống thuỷ gọi là giá trị khoảng chia của ống thuỷ hay còn gọi là ñộ nhạy của ống thuỷ

1.2.5 Bộ phận dọi tâm quang học

Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bộ phận dọi tâm quang học thể hiện ở hình 1.9 cấu tạo của nó gồm:

Trên hình 1.10 trong mỗi ñộ chia làm 4 khoảng thì giá trị mỗi khoảng phút là t' = 15'

Hình 1.9 Nguyên lý dọi tâm quang học

Hình 1.10 Bàn ñộ ngang

1.3 ðỌC SỐ TRONG MÁY KINH VĨ

Trong mặt phẳng tiêu cự kính hiển vi người ta ñặt một tấm kính phẳng có khắc một thang ñọc số ñược chia làm n vạch, ñộ lớn của thang ñọc số bằng khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ, ví dụ:

Nếu khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ là 10 thì chiều dài thang ñọc số bằng khoảng cách giữa hai vạch chia ñộ Gọi giá trị khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ là λ = 10, thang ñọc

số chia thành n = 60 thì giá trị khoảng chia trên thang ñọc số là t' = =1′

n

λ

Trên hình 1.12 ở vị trí trái, số ñọc trên bàn ñộ ngang là β = 10055'5, số ñọc trên bàn

ñộ ñứng V = 15005'1 Như vậy trong thị trường bộ phận ñọc số t ñồng thời nhìn thấy số ñọc trên bàn ñộ và thang ñọc số

1.3.1 Hệ thống ñọc số trong máy kinh vĩ 2T5K

trái và phải khi góc

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGẮM CHUẨN MỤC TIÊU

Ngắm chuẩn mục tiêu là việc ñưa trục ngắm của ống kính trùng khít với mục tiêu Nghĩa là ñưa ảnh của mục tiêu trùng với tâm của lưới chữ thập và chia ra 2 trường hợp:

Hình 1.13 Số ñọc bàn ñộ trái và phải khi góc ñứng âm

Hình 1.14

11

a Ngắm chuẩn mục tiêu khi ño góc ngang

Trong trường hợp này người ta phải ñưa mục tiêu trùng với chỉ ñứng của lưới chỉ (hình 1.15 a)

b Ngắm chuẩn mục tiêu khi ño góc ñứng:

Khi ño góc nghiêng người ta bắt mục tiêu trùng với dây chỉ ngang của lưới chỉ chữ thập (hình 1.15b) ðể tránh sai số do lưới chỉ nghiêng, ta ñể tiêu ngắm càng gần giao ñiểm của lưới chỉ càng tốt

c Thao tác khi ngắm chuẩn mục tiêu:

Sau khi máy ñã ñược ñịnh tâm trùng với tâm mốc và cân

bằng chính xác người ta mở ốc hãm chuyển ñộng ngang và

chuyển ñộng ñứng, ñồng thời quay máy về phía mục tiêu ngắm

sơ bộ bằng ống ngắm phụ sao cho nhìn thấy mục tiêu trong

trường ngắm ống kính, Khoá chuyển ñộng ngang và chuyển

ñộng ñứng bằng các ốc hãm, sau ñó dùng ốc vi ñộng ngang và vi

ñộng ñứng ñưa mục tiêu chính xác vào ñúng vị trí ngắm chuẩn

rồi ñọc số trên các bàn ñộ (hình 1.16)

1.5 PHƯƠNG PHÁP DỌI TÂM VÀ CÂN BẰNG MÁY KINH VĨ

1.5.1 Dọi tâm máy

- ðặt máy tại ñiểm trạm ño sao cho mặt phẳng ñế máy tương ñối bằng phẳng và trong trường nhìn của kính dọi tâm quang học phải nhìn thấy tâm mốc ở dưới mặt ñất Trường hợp không nhìn thấy tâm mốc thì phải xê dịch vị trí tương ñối của chân máy sao cho nhìn thấy tâm mốc trong trường nhìn của kính dọi tâm

- Dùng ba ốc cân bằng vặn ra hoặc vặn vào sao cho tâm mốc trùng tâm của kính dọi tâm quang học

- Nới lỏng ốc hãm chân máy rồi nâng lên hoặc hạ xuống sao cho bọt thuỷ về vị trí tương ñối cân bằng (làm như vậy ta ñã cân bằng sơ bộ bằng chân máy)

- Kiểm tra lại nếu tâm mốc không lệch với tâm của kính dọi tâm quang học thì coi như

ñã dọi tâm xong Nếu tâm mốc bị lệch ta lặp lại các thao tác trên cho ñến khi tâm mốc trùng với tâm máy mà bọt thuỷ dài tương ñối cân bằng là ñược

1.5.2 Cân bằng máy kinh vĩ

1.6 KIỂM NGHIỆM MÁY KINH VĨ

1.6.1 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục quay của máy vuông góc với trục ống thủy dài (VV vuông góc với LL)

a Kiểm nghiệm ống thuỷ dài:

ðặt trục ống thuỷ dài song song với dường nối ốc cân 1 và 2 (hình 1.18 a) Xoay

ốc cân 1 và 2 ngược chiều nhau ñưa bọt thuỷ về giữa ống thuỷ

Quay máy ñi 1800 (hình 1.18 b) nếu bọt thuỷ vẫn ở giữa ống thuỷ thì chứng tỏ trục ống thuỷ dài vuông góc với trục quay của máy Trường hợp ngược lại ta phải hiệu chỉnh ống thuỷ

b Hiệu chỉnh ống thuỷ dài

Giữ nguyên máy ở vị trí 2 (Hình 1.18.b) dùng ñinh hiệu chỉnh ñưa bọt thuỷ về trung tâm 1/2 khoảng lệch 1/2 khoảng lệch còn lại dùng 2 ốc cân 1 và 2 xoay ngược chiều nhau ñưa bọt thuỷ về giữa Thao tác này lặp lại vài lần

Kiểm nghiệm xong tiến hành cân bằng máy

c Cân bằng máy

ðặt trục ống thuỷ dài song song với ñường nối 2 ốc cân 1 và 2 Xoay hai ốc này ngược chiều nhau ñể ñưa bọt thuỷ về vị trí cân bằng (hình 1.18 a)

Quay máy ñi 900 dùng ốc cân thứ 3 ñưa bọt thuỷ về giữa (hình 1.18 c)

Thao tác này ñược lặp lại vài ba lần

1.6.2 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục ngắm ống kính vuông

góc với trục quay của ống kính (sai số 2C)

Chúng ta cần biết rằng bản chất của trục ngắm không

vuông góc với trục quay ống kính là do giao ñiểm của lưới

chỉ chữ thập bị lệch khỏi trục hình học của ống kính Sai số

này còn gọi là sai số ngắm chuẩn 2C

1 Bố trí ño và kiểm nghiệm

Chọn một ñiểm M bất kỳ cách máy khoảng 100m ngang

tầm ống kính

Sau khi cân bằng máy chính xác, người ta ngắm về ñiểm M và bắt chính xác mục tiêu, ñọc số trên bàn ñộ nằm ngang kí hiệu số ñọc này là T (trái) ðảo ống kính qua thiên ñỉnh và ngắm về ñiểm M Khi mục tiêu ñã bắt chính xác thì ñọc số bàn ñộ ngang, kí hiệu số ñọc này là

ðể loại trừ sai số 2C người ta tính giá trị trung bình giữa hai số ñọc trái và phải của bàn

ốc trên và dưới của lưới chỉ chữ thập, dùng hai ốc phải và trái của lưới ñưa giao ñiểm của lưới chữ thập vào ñúng ñiểm M

Sau khi hiệu chỉnh xong cần phải kiểm tra lại sai số 2C Nếu trị số 2C nhỏ hơn hạn sai cho phép thì ñiều kiện ñạt yêu cầu

Kết quả ño và tính toán 2C ñược ghi ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Cách ghi sổ và tính toán sai số 2C

Số ñọc bàn ñộ ngang ðiểm

1.6.3 Kiểm nghiệm sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng M0

1 ðặc ñiểm cấu tạo bàn ñộ ñứng

Bàn ñộ ñứng ñược lắp cố ñịnh với trục quay của ống kính ðường kính gốc của bàn ñộ ñứng (ñường 00 -00; 00 -1800 hay 900 -2700) bao giờ cũng phải thoả mãn ñiều kiện song song với trục ngắm của ống kính Khi ống kính quay thì bàn ñộ ñứng cũng quay theo còn du xích thì ñứng yên Vạch chuẩn (0- 0) của du xích bao giờ cũng phải ở vị trí nằm ngang nhờ một ống thủy dài nằm trên du xích (hình 1.20)

Cách ghi số trên bàn ñộ ñứng thường có 2 loại:

Ghi số ñối xứng: Bàn ñộ ñược ghi ñối xứng qua tâm (hình 1.21)

Ghi số liên tục: Bàn ñộ ñược ghi số liên tục từ 00 -3600 theo chiều thuận hoặc ngược kim ñồng hồ (hình 1.20)

Do ñặc ñiểm cấu tạo của bàn ñộ ñứng và vành du xích nên phải thoả mãn ñiều kiện:

Khi trục ngắm nằm ngang, bọt ống thuỷ dài trên du xích bàn ñộ ñứng ở vị trí chuẩn thì ñường kính gốc của bàn ñộ phải trùng với ñường chuẩn (0 - 0) của du xích

Trong thực tế không phải lúc nào ñiều kiện này cũng thoả mãn Trường hợp không thoả mãn sẽ gây ra sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng thường ñược ký hiệu là M0

Sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng là góc lệch giữa trục ngắm ống kính khi nằm ngang và vạch chuẩn ñọc số khi bọt thuỷ cân bằng (hình 1.22)

2 Bố trí kiểm nghiệm sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng M0

Sau khi cân bằng máy chính xác, người ta ñưa máy ngắm ñến một ñiểm M rõ nét ở trên cao và xa ở cả hai vị trí bàn ñộ trái và phải (thuận và ñảo ống kính) Tiến hành ñọc số tương ứng trên bàn ñộ ñứng là (T, P) (hình 1.23)

Chú ý: Khi ño ngắm góc ñứng, mục tiêu phải ở giao ñiểm lưới chỉ chữ thập

Kết quả kiểm nghiệm trị số M0 ñược ghi ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Sổ kiểm nghiệm sai số M0

Số ñọc trên bàn ñộ ñứng Trạm

Chú ý làm hai ba lần và kiểm tra lại sai số M0 Nếu trị số M0 nhỏ dưới hạn sai cho phép thì ñiều kiện ñạt yêu cầu

Hình 1.23 Nguyên lý ño ngắm kiểm nghiệm MO

a Bàn ñộ trái b Bàn ñộ phải

Câu hỏi ôn tập Chương 1

4 Trình bày phương pháp kiểm nghiệm sai số chỉ tiêu MO?

5 Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ?

Chương 2 MÁY VÀ MIA THỦY CHUẨN

2.1 SƠ ðỒ CẤU TẠO MÁY THUỶ CHUẨN

2.1.1 Các bộ phận cơ bản của máy thuỷ chuẩn

Máy thuỷ chuẩn cân bằng nhờ vít nghiêng có một số bộ phận cơ bản sau ñây (hình 2.1a):

2.1.2 Các trục hình học của máy thuỷ chuẩn

Trục ngắm ống kính CC

Trục ống thuỷ dài LL

Trục quay của máy VV

Trục ống thuỷ tròn dd

Yêu cầu ñối với máy thuỷ chuẩn

Trục ngắm ống kính phải song song với trục ống thuỷ dài

Trục ngắm ống kính phải vuông góc với trục quay của máy

Trục ống thuỷ tròn phải song song với trục quay của máy

2.2 CẤU TẠO MIA CHUẨN

Mia thuỷ chuẩn làm bằng gỗ ñặc biệt, bền, nhẹ có chiều dài từ 3m ñến 4 m Mia thuỷ chuẩn gồm hai loại: Loại một mặt và loại hai mặt Thông thường có loại mia liền dài 3m ; có loại mia gấp, chiều dài nửa mia dài 2 m; cả mia dài 4m

Mia thuỷ chuẩn dùng ñể ño thuỷ chuẩn hạng III, IV thường là mia 2 mặt Một mặt có khoảng chia ñều sơn ñỏ, trắng gọi là mặt ñỏ; Mặt kia có khoảng chia ñều sơn ñen, trắng gọi là mặt ñen của mia Ở mỗi mặt khoảng chia nhỏ nhất là 1cm, cứ 1dm có ghi chữ số ñọc Người

ta thường nhóm 5 hoặc 10 khoảng chia thành một cụm có dạng hình chữ E ñể dễ ñọc số ðối với mia dùng ñể ño với máy có hình ảnh ngược, ñược ghi chữ số ngược; còn ñối với mia ñể

ño với hình ảnh thuận, chữ số trên mia ñược ghi xuôi ðầu mia dựng trên mặt ñất có bịt sắt ñể tránh mòn

Ghi số ñọc trên hai mặt mia có khác nhau, mục ñích

ñể người ñọc số tránh nhầm lẫn và kịp thời phát hiện khi ño

có sai số lớn Vì vậy mặt ñỏ của mia còn ñược gọi là mặt

phụ ñể kiểm tra và nâng cao ñộ chính xác trong khi ño Số

chênh lệch giữa mặt ñen và mặt ñỏ của một mia gọi là hằng

số mia, ký hiệu là K

Mỗi mia hằng số K có giá trị riêng, nhưng với mỗi

cặp mia hằng số của chúng thường chênh nhau khoảng

Khi ño thuỷ chuẩn, ñể tránh hiện tượng mia lún trên

nền ñất không ổn ñịnh người ta thường ñặt mia trên ñế mia

ðế mia thường làm bằng miếng gang dày khoảng 2

cm, có 3 chân nhọn cắm xuống ñất, mặt trên có núm tròn ñể

ñặt mia (hình 2.3)

2.3 KIỂM NGHIỆM VÀ ðIỀU CHỈNH MÁY THUỶ CHUẨN

Trước khi mang máy ra thực ñịa, ñầu tiên người ta phải xem máy ñã ñủ ñiều kiện và tiêu chuẩn ñể ño chưa, hay nói cách khác máy thuỷ chuẩn phải ñược kiểm nghiệm và ñiều chỉnh Sau ñây ta xét những ñiều kiện cần kiểm nghiệm

2.3.1 Kiểm nghiệm sơ bộ

Khi nhận máy, cần kiểm nghiệm sơ bộ các mục sau:

1 Kính vật, kính mắt của máy có bị mốc không

2 Các ốc ñiều chỉnh có hoạt ñộng tốt không

3 Hình ảnh bọt ống thuỷ dài có ñối xứng thành ñường parabol hoàn chỉnh không và gương phản chiếu có ñều không

Hình 2.3 ðế và mia thủy chuẩn

Hình 2.4 Bố trí kiểm nghiệm sai số góc i

4 Ốc cố ñịnh, vi ñộng ngang quay có nhẹ nhàng và chính xác không

5 Các bộ phận của giá 3 chân có ñầy ñủ không

6 Bộ phận ngắm của máy quay quanh trục có nhẹ nhàng không

7 Các phụ tùng của máy có ñầy ñủ không

8 Bọt thuỷ dài của máy khi ñược cân bằng ñã phù hợp với bọt ống thuỷ tròn chưa, nghĩa là khi bọt thuỷ dài ñã cân bằng thì bọt thuỷ tròn cũng ñược cân bằng

x Giả thiết có tia ngắm nằm ngang cắt mia tại b0 thì chênh cao giữa A và B sẽ là:

hAB = i1 -b0 = i1 - (b1 - x) (2.1)

2 2

hạ ống thuỷ ñể bọt thuỷ vào vị trí giữa

Sau khi hiệu chỉnh xong ta phải kiểm tra lại góc i, nếu x ≤ 4mm thì máy ñạt yêu cầu Nếu sai số vẫn lớn vượt quá quy phạm ta phải hiệu chỉnh lại cho ñến khi ñạt yêu cầu thì thôi

Chú ý: Vì sai số góc i biến ñộng hàng ngày nên trước khi ñem máy ra sử dụng người

ta phải tiến hành kiểm nghiệm và hiệu chỉnh

- Nếu ño thuỷ chuẩn, máy ñặt chính giữa hai ñiểm A và B thì sai số góc i do trục ngắm không song song với trục ống thuỷ dài không ảnh hưởng ñến kết quả xác ñịnh chênh cao giữa hai ñiểm A và B vì số ñọc trên mia A và trên mia B cùng chứa một sai số x như nhau

2 Trình tự ño ngắm kiểm nghiệm

ðặt máy tại I1, cân bằng máy chính xác, hướng ống kính ngắm mia tại A và ñọc số theo dây chỉ giữa là a1, quay máy ngắm ñến mia ở B và ñọc số theo dây chỉ giữa là b1 Chênh cao giữa 2 ñiểm A và B ñược tính theo công thức:

hAB1 = a1- b1

Chuyển máy ñến ñiểm I2 tiến hành cân bằng máy và hướng ống kính ñến 2 mia ở A và

B ñồng thời ñọc số theo dây chỉ giữa ta ñược các số ñọc a2 và b2 Khi ñó chênh cao giữa A và

B ñược tính theo công thức:

Sau khi hiệu chỉnh xong ta phải kiểm tra lại góc "i" Nếu góc "i" vẫn lớn hơn quy ñịnh

ta phải hiệu chỉnh lại ñến khi ñạt yêu cầu

Chú ý: ðối với ño thuỷ chuẩn hạng III, IV khi tính ñược góc i≤20'' thì không cần ñiều chỉnh

- Trong thời gian ño ngắm ở thực ñịa, mỗi ngày cần kiểm tra một lần giá trị góc "i"

Ví dụ về kết quả kiểm nghiệm góc "i" ñược thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Số kiểm nghiệm sai số góc "i" máy thuỷ chuẩn

ðiểm ñặt

máy

Số ñọc trên mia A

Số ñọc trên mia B

2130128

2 1

2.3.3 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục ống thuỷ dài phải vuông góc với trục quay máy

Quay máy ñi 1800 ñể trục ống thuỷ dài vẫn song song với ñường nối hai ốc cân máy 1

và 2 nhưng lúc này có chiều ngược lại (hình 2.6b) nếu bọt thuỷ vẫn ở chính giữa thì ñiều kiện ñược thoả mãn, nếu bọt thuỷ bị lệch phải hiệu chỉnh

b Hiệu chỉnh ống thuỷ dài

Giữ nguyên máy ở vị trí 2 (hình 2.6 b) dùng ñinh hiệu chỉnh ñưa bọt thuỷ về trung tâm 1/2 khoảng lệch, 1/2 khoảng lệch còn lại dùng 2 ốc cân 1 và 2 xoáy ngược chiều nhau ñưa bọt thuỷ về giữa

Thao tác này ñược làm lại một vài lần cho ñến khi máy ở vị trí bất kỳ bọt thuỷ vẫn luôn ở vị trí trung tâm

2.4 XÁC ðỊNH HẰNG SỐ K MỖI MIA VÀ CHÊNH LỆCH HẰNG SỐ CỦA CẶP MIA THUỶ CHUẨN

Số chênh ñiểm 0 giữa mặt ñỏ và mặt ñen của mỗi mia khi chế tạo thường bằng 4474 và

4574, nhưng ta phải kiểm tra hằng số này có ñúng hay không

ðể xác ñịnh hằng số K của mỗi mia người ta chọn một nơi ñể ñặt máy cách mia khoảng 20 -30 m Sau khi cân bằng máy cho trục ngắm ống kính nằm ngang, người ta hướng ống kính ñến mia và ñọc số mặt ñen theo dây chỉ giữa của lưới chỉ chữ thập Giữ nguyên máy, quay mia sang mặt ñỏ và ñọc số theo dây chỉ giữa Hằng số của mia ñược tính theo công thức:

K = số ñọc mặt ñỏ - số ñọc mặt ñen

Ví dụ: Nếu số ñọc mặt ñỏ là 5990 và số ñọc mặt ñen là 1516 thì hằng số của mia sẽ là:

K = 5990 - 1516 = 4474 Chú ý: Mỗi mia cần xác ñịnh hằng số 4 lần, mỗi lần cần thay ñổi ñộ cao của máy Chênh lệch hằng số của mỗi cặp mia thường bằng 100mm

Kết quả kiểm nghiệm ñược ghi vào mẫu sổ dưới ñây

XÁC ðỊNH HẰNG SỐ MIA THUỶ CHUẨN

Ngày Tháng năm 200 Loại máy

Thời tiết Hình ảnh Số máy

Hình 2.6

a

b

Số ñọc trên mia A Số ñọc trên mia B Hằng số cặp mia

Câu hỏi ôn tập Chương 2

MÁY VÀ MIA THỦY CHUẨN

1 Hãy nêu các trục hình học cơ bản của máy thủy chuẩn Các trục hình học này phải ñảm bảo những ñiều kiện gì?

2 Bản chất của sai số góc i trong máy thủy chuẩn? Hãy trình bày các phương pháp kiểm nghiệm sai số góc i của máy thủy chuẩn?

3 Trình bày cấu tạo của mia thủy chuẩn

4 Trình bày cách kiểm nghiệm và hiệu chỉnh ñiều kiện trục ống thủy dài phải vuông góc với trục quay của máy

5 Phương pháp xác ñịnh hằng số mia và hằng số cặp mia của mia ño thủy chuẩn?

Chương 3

CÁC DẠNG ðO CƠ BẢN 3.1 ðO GÓC NẰM NGANG

3.1.1 Phương pháp ñặt máy kinh vĩ

Trước khi ño góc, phải ñặt máy lên ñiểm trạm ño Mục ñích là làm cho tâm của bàn ñộ ngang trùng với tâm mốc của ñiểm trạm ño và bàn ñộ ngang phải ở vị trí nằm ngang

a ðịnh tâm máy:

Trước hết ta mở giá ba chân, sau ñó ñặt giá ba chân trên ñiểm trạm ño, chú ý khi ñặt giá ba chân phần ñế ñể ñặt máy nên ở vị trí tương ñối nằm ngang, vặn chặt ốc nối giữa giá ba chân và ñế máy Ngắm vào bộ phận dọi tâm quang học, nếu ảnh của tâm mốc cách xa tâm vòng tròn khắc trên màng của kính dọi tâm thì phải cố ñịnh 1 chân máy di chuyển 2 chân còn lại ñể ñưa ảnh của tâm mốc trùng với tâm của vòng tròn của kính dọi tâm quang học Nếu ảnh của tâm mốc gần với tâm vòng tròn ta chỉ nới lỏng ốc nối và xê dịch máy sao cho ảnh của tâm mốc trùng với tâm vòng tròn trên bộ phận dọi tâm quang học

b Cân bằng máy:

Cân bằng máy có nghĩa là làm cho bàn ñộ ngang ở vị trí nằm ngang, nói cách khác là ñưa trục quay của máy về vị trí thẳng ñứng Mở ốc hãm bàn ñộ ngang, quay máy sao cho ống thuỷ dài song song với hai ốc cân máy 1, 2 (hình 3.1) Dùng hai ốc cân bằng máy 1, 2 xoay theo hai chiều ngược nhau ñưa bọt thuỷ về giữa Quay máy ñi một góc 900, dùng ốc cân thứ 3 ñưa bọt thuỷ về giữa ñiểm chuẩn Tiến hành kiểm tra lại, sau ñó quay máy ñi các hướng khác nhau, nếu bọt nước vẫn ở vị trí giữa là ñược

3.1.2 Phương pháp ño góc ñơn giản,

Phương pháp ño ñơn giản dùng ñể ño góc nằm ngang tại ñiểm trạm ño có 2 hướng Trình tự ño và ghi sổ tính toán:

Giả sử phải ño góc nằm ngang AOB (hình 3.2) Sau khi ñịnh tâm và cân bằng máy tại ñiểm 0, trình tự ño như sau:

a N ửa vòng ño thuận kính (bàn ñộ ñứng ở bên trái ống kính):

Mở ốc hãm bàn ñộ ngang và bàn ñộ ñứng, ñưa

ống kính ngắm ñến ñiểm A, khoá ốc hãm bàn ñộ ngang

và bàn ñộ ñứng Dùng vít vi ñộng bàn ñộ ngang và bàn

ñộ ñứng làm cho ảnh của tiêu ngắm nằm ñúng trên giao

ñiểm của lưới chỉ chữ thập ðọc số trên bàn ñộ ngang

ký hiệu là a1, số ñọc này ñược ghi ở bảng 3.1 cột 4 là

chính xác ñiểm B, ñọc số bàn ñộ ngang ký hiệu là b1

(bảng 3.1 ghi 165040'30'' ở cột 4)

Như vậy góc AOB ñã ño xong nửa lần ño thuận kính

Bảng 3.1 Số ño góc ñơn

Số ñọc trên bàn ñộ ngang Lần ño Trạm ño ðiểm ngắm

Trị số hướng TB Trị số góc

A 140 24' 30" 1940 24' 42" -12" 140 24' 36"

B 1650 40'30" 3450 40'30" 0" 1650 40'30" 151015'54"

b N ửa lần ño ñảo kính (bàn ñộ ñứng nằm ở bên phải ống kính):

Sau khi ñảo ống kính, ngắm chính xác ñiểm B và ñọc số trên bàn ñộ ngang, ký hiệu là

b2, ví dụ số ñọc này là 345040'30'' ghi ở cột 5, bảng 3.1 Mở ốc hãm bàn ñộ ngang, quay máy theo ngược chiều kim ñồng hồ, ngắm chính xác ñiểm A, ñọc ñược số ñọc a2 là 194024'42'' ghi

số hướng trung bình của hướng sau trừ ñi hướng trước và ghi vào cột 8

Trong bảng trị số góc của một lần ño là 151015'54'' ghi ở cột 8

Chú ý:

- Trong một vòng ño không ñược thay ñổi bàn ñộ ngang

- ðể hạn chế sai số vạch khắc trên bàn ñộ không ñều, người ta ño một số lần ño, mỗi lần ño thay ñổi vị trí bàn ñộ ngang của hướng ngắm ñầu tiên là 1800/n, trong ñó n là số vòng

ño Ví dụ nếu ta ño góc ba lần ño thì phải thay ñổi vị trí bàn ñộ ño là 1800/3 =600 Do ñó vị trí bàn ñộ ngang của hướng ngắm ñầu tiên theo thứ tự các lần ño là 00, 600, 1200

- Các lần ño tiếp theo ñược tiến hành ño và ghi sổ tương tự như ở lần 1

3.1.2 Phương pháp ño góc toàn vòng

Phương pháp ño góc toàn vòng thường ñược áp dụng khi một trạm ño có nhiều hướng (3-8 hướng)

1.Trình tự ño và ghi sổ:

Giả sử tại ñiểm O cần ño các góc hợp bởi các hướng ngắm A, B, C (hình 3.3) ðặt máy tại ñiểm O, sau khi ñịnh tâm và cân bằng máy chính xác người ta chọn một hướng rõ nét nhất làm hướng khởi ñầu (ví dụ chọn hướng A làm hướng khởi ñầu)

a N ửa vòng ño thuận kính (bàn ñộ ñứng ở bên trái

ống kính):

Quay máy ngắm về hướng khởi ñầu tại ñiểm

A và ñặt số ñọc trên bàn ñộ ngang ở vị trí 000'0''

Khoá ốc hãm bàn ñộ ngang và ống kính, dùng ốc vi

ñộng ngang ñưa mục tiêu trùng dây chỉ ñứng của

lưới chỉ chữa thập và ñọc số trên bàn ñộ ngang, kép

hiệu số ñọc này là a1 (ghi vào cột 3, trong ví dụ a1 =

0000'30'')

Mở ốc hãm bàn ñộ ngang và quay máy thuận chiều kim ñồng hồ ñến ñiểm ngắm B, bắt chính xác mục tiêu và ñọc số bàn ñộ ngang là b1 (ghi vào cột 3, trong ví dụ b1 =

127057'36'')

Tiếp tục quay máy theo chiều thuận kim ñồng hồ ñến ñiểm C, bắt chính xác mục tiêu

và ñọc số trên bàn ñộ ngang là c1 (ghi vào cột 3, trong ví dụ c1 = 176059'24'')

Quay máy tiếp tục theo chiều thuận kim ñồng hồ khép về hướng khởi ñầu, ngắm chính xác mục tiêu và ñọc số bàn ñộ ngang là a2 (trong ví dục a2 = 0000'36'') Làm như vậy ta

ñã ño xong nửa vòng ño thuận kính

b.N ửa vòng ño ñảo kính:

Từ vị trí thuận, ñảo ống kính qua thiên ñỉnh, quay máy 1800 về hướng khởi ñầu A, ngắm chính xác mục tiêu và ñọc số bàn ñộ ngang là a3 (số ñọc a3 ñược ghi từ dưới lên ở cột 4, trong ví dụ a3 = 180000'30'') Mở bàn ñộ ngang quay máy ngược chiều kim ñồng hồ ñến ñiểm

C, ngắm chính xác mục tiêu và ñọc số bàn ñộ ngang là c2, ghi vào cột 4 (trong ví dụ c2 =

356059'30'') Tiếp tục quay máy ngược chiều kim ñồng hồ ñến ñiểm B, ngắm mục tiêu chính xác và ñọc số bàn ñộ ngang là b2, ghi vào cột 4 (trong ví dụ b2 = 307057'48'') Mở khóa bàn ñộ ngang quay máy ngược chiều kim ñồng hồ về hướng khởi ñầu A, bắt chính xác mục tiêu và ñọc số trên bàn ñộ ngang là a4 (trong ví dụ a4 = 180000'42'') ở nửa vòng ñảo kính, sai số khép nửa vòng ño cũng phải ñảm bảo (a3-a4)≤ 2µ 2

Làm như vậy ta ñã ño xong một vòng ño ñầy ñủ ở cả hai vị trí bàn ñộ trái và phải Khi

ño vòng thứ hai ta lại bắt ñầu từ vị trí bàn ñộ trái và ñặt giá trị bàn ñộ ngang trên hướng khởi ñầu là 1800/n (Trong ví dụ ở vòng 2 ñặt 60000'24'' Quy trình và thao tác ño hoàn toàn giống như vòng 1 Các vòng ño tiếp theo tiến hành ño như vòng 1

Các kết quả ño ñược ghi vào sổ ño góc toàn vòng (bảng 3.2) từ cột 1 ñến cột 4

2 Tính toán sổ ño góc toàn vòng

Cột 5 tính số 2C và ghi vào cột 5

2C = T- P±1800 (dấu + khi P < T, dấu - khi P >T)

Cột 6: Tính giá trị trung bình hướng ño ở cả hai vị trí bàn ñộ theo công thức (3.1) và kết quả ghi vào cột 6

Hướng B ñã quy "0" ở vòng 1 là 127057'42'' - 0000'34''5 = 127057'07''5

Hướng C ñã quy "0" ở vòng 1 là 176059'27'' - 0000'34''5 = 176058'52''5

Kết quả tính ñược ghi vào cột 7 cùng hàng với các hướng ño

Cột 8: Tính trị số góc giữa hai hướng kề nhau: là hiệu số giữa giá trị hướng sau và giá trị hướng trước nó, ví dụ ở vòng 1:

Góc AOB = 127057'07''5 - 0000'00'' = 127057'07''5

Góc BOC = 176058'52''5 - 127057'07'' 5 = 49001'45''

Góc COA = 360000'00'' - 176058'52''5 = 183001'07''5

Kết quả tính ñược ghi ở cột 8, các vòng còn lại tính như vòng một

Cột 9: Tính góc trung bình giữa các vòng ño Từ trị số góc của các vòng ño ở cột 8, ta tính trung bình cộng giữa các vòng ño bằng công thức thông thường, ví dụ:

Góc AOB = (127057'07''5+127057'00'' + 127057'15'')/3 = 127057'07''5

Góc BOC = (49001'45'' + 49001'45'' + 49001'57'')/3 = 49001'49''

Góc COA = (183001'07''5 + 183001'15''+183000'48'')/3 = 183001'03''5

∑β=360000'00''

3 Tính toán, xử lý kết quả ño góc nằm ngang

ðể ñánh giá ñộ chính xác ño góc nằm ngang và tính trị số xác suất nhất của các góc từ

n vòng ño ta phải bình sai trạm máy theo các bước sau:

B ước 1: Tính giá trị xác xuất của các hướng từ n vòng ño theo công thức:

Theo hướng B có δTB= (7"5 + 0'' + 15'')/3 = 7"5 ghi vào dòng cuối cột 3

Trên hướng C có δTB= (52"5 + 45'' + 72'')/3 = 56"5 ghi vào dòng cuối cột 5

B ước 2: Tính số hiệu chỉnh của các hướng từ n vòng ño bằng cách lấy các giá trị sau

quy "0" của từng hướng trừ ñi trung bình cộng của hướng ñó theo công thức:

−

n n m

553.25,1

ngang, quay máy ngắm chính xác ñiểm B

(dây chỉ ngang ở mép trên bồ ngắm), ta

Nếu biết sai số M0, góc nghiêng cũng

ñược tính theo công thức (3.7):

V = 3600 - VP +MO Mẫu sổ và kết quả ño góc ñứng xem bảng 3.4

=

P T

p

3.2 ðO CHIỀU DÀI BẰNG LƯỚI CHỈ CHỮ THẬP CỦA ỐNG KÍNH

3.2.1 Nguyên lý chung khi ño chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập của ống kính

Phương pháp ño chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập của ống kính ñược áp dụng trong trường hợp ñộ chính xác không cao Ưu ñiểm chính là tốc ñộ ño nhanh, sử dụng người và dụng cụ ít, có thể ño vượt các chướng ngại vật như ao, hồ, sông, ngòi

Nguyên lý của phương pháp ño khoảng cách chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập là giải tam giác thị sai trong mặt phẳng thẳng ñứng hoặc mặt phẳng nằm ngang chứa trục ngắm của ống kính (hình 3.5)

Tam giác thị sai là một tam giác cân (hoặc vuông) có ñỉnh ở tiêu ñiểm kính vật của máy ñặt ở ñầu ñường ño A, còn ñáy là một ñoạn thẳng ñứng hoặc nằm ngang vuông góc với trục ngắm gọi là mia ñặt ở cuối ñường ño B

Nếu gọi góc thị sai là ε, l là cạnh ñáy, c là khoảng cách tính từ trục quay của máy ñến tiêu ñiểm kính vật thì theo hình 3.5 khoảng cách D sẽ là

D =

2cot.2

δ + f + l g D =

2cot.2

g l

Như vậy, khoảng cách D sẽ phụ thuộc vào hai ñối số là góc ε và ñáy l Thông thường trong các máy quang học góc ε cố ñịnh còn ñáy l thay ñổi Theo công thức (3.8), nếu ε=const thì g =const=k

Trong ñó : k là hằng số nhân của máy, còn c =δ + f gọi là hằng số cộng

ðể tạo nên góc thị sai ε=34'23"trên mặt phẳng màng chỉ chữ thập phải kẻ thêm hai ñường chỉ song song và cách ñều nhau về hai phía của dây chỉ giữa một khoảng là 1/2p (hình 3.6) còn ñể ñáy l biến ñổi người ta dùng mia có chia ñến cm (hình 3.6) Giá trị của khoảng p phụ thuộc vào tiêu cự của kính vật f và hằng số nhân của máy k ðể tìm mối quan hệ này ta xét hai tam giác ñồng dạng ∆m0n0f ≈∆m1n1f (hình 3.7)

D

l

Kính vật

C

δ f

ε

Hình 3.5

f D

hay p

f l

f f l

3.2.2 đo chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập của ống kắnh

1 Trường hợp tia ngắm ngang, mia ựứng

để ựo khoảng cách giữa hai ựiểm AB, ta ựặt máy kinh vĩ ở tại ựiểm A, tại ựiểm B ựặt mia thẳng ựứng Sau khi ựịnh tâm và cân bằng máy người ta ựể ống kắnh nằm ngang và ngắm

về mia tại ựiểm B Dựa vào lưới chỉ chữ thập ựọc các số trên mia là n0 và m0 (hình 3.7)

đáy l ứng với góc thị sai ε chắnh là hiệu 2 số ựọc l = n0 -m0

Như vậy khoảng cách ựo bằng lưới chỉ chữ thập tắnh theo công thức:

Chú ý có thể kiểm tra số ựọc trên mia theo công thức;

Số ựọc chỉ giữa = 1/2 (số ựọc chỉ trên + số ựọc dây chỉ dưới)

Trong vắ dụ 2115 =1/2 (2160 +2070)

2 Trường hợp tia ngắm nghiêng, mia ựứng

Trong thực tế thì ựo khoảng cách không phải lúc nào tia

ngắm cũng ở vị trắ nằm ngang, ựặc biệt khi ựo ở khu vực ựồi

núi Trong những trường hợp này tia ngắm sẽ nghiêng theo ựộ

dốc của ựịa hình (hình 3.9)

Giả sử cần ựo khoảng cách giữa 2 ựiểm AB, tại A ựặt

máy, tại B dựng mia thẳng ựứng Sau khi ựịnh tâm và cân bằng

máy chắnh xác, người ta hướng ống kắnh theo ựộ dốc ựịa hình