Khảo sát một số dạng lưới tự do

Khảo sát số dạng lưới tự GVHD: PGS.TS Đào Xuân Lộc MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT LƯỚI TỰ DO 1.1 Khái niệm lưới tự 1.2 Cơ sở lý thuyết bình sai lưới tự 1.3 Các tính chất bình sai lưới tự 1.4 Phương pháp Hermert chuyển tọa độ từ hệ sang hệ khác Trang 10 12 14 1.5 Vi phân xác định ma trận B, B C lưới cao độ mặt 17 1.6 Ước tính độ xác lưới thiết kế theo thuật toán bình sai lưới tự 19 1.6.1 Quy trình ước tính lưới cao độ thiết kế 19 1.6.2 Quy trình ước tính lưới mặt thiết kế 24 CHƯƠNG KHẢO SÁT BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO CAO ĐỘ, MẶT BẰNG VÀ KHÔNG GIAN 2.1 Bình sai lưới độ cao tự cấp không 26 2.2 Bình sai lưới độ cao tự mối liên hệ với lưới cấp không 27 2.3 Bình sai lưới đo cạnh cấp không 29 2.4 Bình sai lưới đo cạnh tự 29 2.5 Bình sai lưới đo góc cấp không 31 2.6 Bình sai lưới đo góc tự 32 2.7 Bình sai lưới đo góc cạnh cấp không 34 2.8 Bình sai lưới đo góc cạnh tự 34 2.9 Bình sai lưới tự GPS 36 2.10 So sánh, phân tích ưu việt lưới tự so với lưới cấp không 40 2.11 Quy trình xử lý bình sai lưới độ cao sở tự quan trắc lún 41 2.12 Quy trình xử lý bình sai lưới đo cạnh, đo góc, đo góc cạnh đường chuyền 45 2.13 Quy trình xử lý bình sai lưới tự GPS 61 CHƯƠNG XÂY DỰNG LƯU ĐỒ KHỐI CHƯƠNG TRÌNH BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO CƠ SỞ ĐỘ CAO, MẶT BẰNG VÀ KHÔNG GIAN 3.1 Sơ đồ tổng quát chương trình bình sai 65 3.2 Lưu đồ lập trình lưới độ cao 66 3.3 Lưu đồ lập trình lưới mặt đo cạnh, đo góc cạnh, lưới đường chuyền 67 3.4 Lưu đồ lập trình lưới GPS 68 CHƯƠNG KẾT QUẢ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH BẰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH LƯỚI TIÊU BIỂU 4.1 Xây dựng mô hình cao độ 69 4.2 Xây dựng mô hình tọa độ 75 4.3 Mô hình lưới không gian điểm 79 KẾT LUẬN 82 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 86 Trang Khảo sát số dạng lưới tự GVHD: PGS.TS Đào Xuân Lộc ĐẶT VẤN ĐỀ Ứng dụng bình sai lưới tự để xử lý lưới đo lún, đo chuyển dịch công trình áp dụng số công trình xây dựng Liên Xô cũ [1] bãi địa động học cần quan trắc dịch chuyển vỏ trái đất nhằm đưa dự báo động đất Tại Việt Nam, trường Đại học mỏ địa chất áp dụng xử lý bình sai lưới tự vào quan trắc biến dạng công trình từ năm 2005 [4] Tại trường Đại học bách khoa TPHCM, việc xử lý số liệu đo chuyển dịch công trình thuật toán dừng bình sai lưới tự bậc không Trong thực tế sản xuất, sở đo lún công trình thủy điện Trị An, Hàm Thuận Đa Mi, Thác Mơ công trình đo lún nhà, phần lớn nhà cao tầng TPHCM dừng lại xử lý lưới tự bậc không (số liệu gốc tối thiểu) lưới phụ thuộc Do đó, cần tìm hiểu sâu sắc tổng hợp lý thuyết phương pháp áp dụng vào công trình đo biến dạng khu vực phía Nam cần thiết tính ưu việt phương pháp xử lý bình sai lưới tự do: - Không bị ảnh hưởng sai số số liệu gốc - Sai số phân bố cho trị đo - Khả ứng dụng đa dạng, lưới tự áp dụng cho loại lưới độ cao sở, tọa độ sở đo lún, chuyển dịch công trình mà áp dụng để đánh giá độ ổn định mốc loại lưới thi công, kể lưới thi công dạng đường chuyền treo Khảo sát bình sai loại lưới cao độ, mặt không gian với mục đích tìm mốc không ổn định lưới kèm đánh giá độ xác hàm trị đo Ước tính độ xác lưới cao độ thiết kế lưới mặt thiết kế yêu cầu đặt luận văn Từ sở lý thuyết bình sai lưới tự do, cần xây dựng quy trình xử lý bình sai dạng lưới khác lưới độ cao có vòng khép, lưới đường chuyền độ cao treo, lưới mặt đo cạnh, đo góc, đo góc cạnh, lưới đường chuyền đa giác khép kín, lưới đường chuyền đa giác treo lưới GPS Vì vậy, xây dựng chương trình tính sử dụng thuật toán bình sai lưới tự để áp dụng vào thực tiễn sản xuất cần thiết Trang Khảo sát số dạng lưới tự GVHD: PGS.TS Đào Xuân Lộc CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT LƯỚI TỰ DO 1.1 Khái niệm lưới tự Phụ thuộc vào tính chất số liệu gốc, lưới trắc địa chia thành hai loại: lưới phụ thuộc lưới tự Lưới trắc địa tự định nghóa loại lưới mà đủ số liệu gốc tối thiểu cần thiết cho việc định vị mạng lưới Mỗi dạng lưới có tập hợp số liệu gốc tối thiểu riêng biệt, cụ thể là: lưới độ cao có số liệu gốc tối thiểu độ cao điểm gốc, lưới mặt có số liệu gốc tối thiểu tọa độ điểm (x, y), góc phương vị cạnh đáy (4 yếu tố) Lưới không gian có số liệu gốc tối thiểu tọa độ điểm (x, y, z), góc xoay Euler ε, ψ, ω quanh trục Ox, Oy, Oz hệ số tỷ lệ chiều dài m (7 yếu tố) Như vậy, rút định nghóa cụ thể cho dạng lưới tự sau: Lưới độ cao tự lưới điểm độ cao gốc Lưới mặt tự lưới thiếu toàn thiếu số nhóm yếu tố gốc tối thiểu là: tọa độ điểm (x, y), góc phương vị cạnh đáy (lưới mặt có yếu tố gốc tối thiểu) Lưới không gian tự lưới thiếu toàn thiếu số nhóm yếu tố gốc tối thiểu là: tọa độ điểm (x, y, z), góc xoay quanh trục Ox, Oy, Oz hệ số tỷ lệ chiều dài (lưới không gian có yếu tố gốc tối thiểu) Số lượng yếu tố gốc thiếu tất mạng lưới gọi số khuyết lưới ký hiệu d, thân lưới gọi lưới tự bậc d Từ khái niệm suy ra: – Đối với lưới độ cao tự do, số khuyết d = lưới tự bậc – Đối với lưới mặt tự do, số khuyết d nhận giá trị (1, 2, 3, 4), tương ứng bậc tự lưới (1, 2, 3, 4) Để phân biệt mức độ dạng tự lưới mặt bằng, thường dùng ký hiệu: - Lưới (x, y, α, m) tự do: lưới thiếu yếu tố gốc tối thiểu, số bậc tự lưới - Lưới (x, y, α) tự do: lưới thiếu điểm tọa độ gốc (x, y) góc định hướng, số bậc tự lưới - Lưới (x, y, m) tự do: lưới thiếu điểm tọa độ gốc (x, y) cạnh để định vị lưới, số bậc tự lưới - Lưới (x, y) tự do: lưới thiếu điểm tọa độ gốc (x, y), số bậc tự lưới Trang Khảo sát số dạng lưới tự GVHD: PGS.TS Đào Xuân Lộc – Đối với lưới không gian tự do, số khuyết d nhận giá trị từ đến 7, tương ứng bậc tự thấp lưới cao “Trong thực tế thành phần lệch tỷ lệ chiều dài m góc Euler thường nhỏ đến mức bỏ qua.” theo [12] trang 159 Do đó, tính toán bình sai lưới không gian thường sử dụng lưới tự (x, y, z) có bậc tự Nếu lưới trắc địa có thừa yếu tố gốc tối thiểu gọi lưới trắc địa phụ thuộc Như vậy, có trường hợp đặc biệt lưới có vừa đủ số liệu yếu tố gốc tối thiểu, lý thuyết bình sai dạng lưới coi lưới tự bậc (số khuyết d = 0) Khi bình sai tham số kinh điển, hệ phương trình chuẩn RδX + b = ma trận R không suy biến, nghóa hạng (rank) ma trận A (số cột số hàng độc lập tuyến tính) k n n = k (đo vừa đủ) Gọi rank(A)nxk = s d = k - s gọi số khuyết ma trận R Lưới có d > gọi lưới tự Đối với lưới cao độ dmax = 1, lưới mặt dmax = lưới không gian dmax = Lưới tự thường dùng lập lưới trắc địa công trình mà vấn đề đo nối toạ độ, cao độ Nhà nước không cần thiết Lưới tự sử dụng phân tích biến dạng công trình xây dựng dịch chuyển vỏ trái đất Dó nhiên xây dựng lưới dùng số lượng gốc tối thiểu (lưới bậc không) Trong bình sai chia khối mạng lưới lớn, có trường hợp số khối thiếu số liệu gốc Bởi bình sai lưới trắc địa với ma trận suy biến R có ý nghóa lý thuyết mà mang tính thực tế ứng dụng Khi bình sai lưới tự cần thiết sử dụng ma trận nghịch đảo tổng quát thay ma trận nghịch đảo R-1 Nếu ma trận A tuỳ ý nxk có hạng r