Nghiên cứu phương pháp thành lập lưới khống chế thi công công trình thủy điện bằng công nghệ gps

Mục đích nghiên cứu của đề tài - Khảo sát đặc điểm ứng dụng, các phương pháp đo GPS và các biện pháp bảo đảm hiệu quả và độ chính xác trong quá trình thành lập lưới khống chế thi công cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả

Nguyễn Viết Vƣợng

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN……… 1

MỤC LỤC……… 2

DANH MỤC CÁC BẢNG……… 4

DANH MỤC CÁC HÌNH……… 5

MỞ ĐẦU……… 6

CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG……… 9

1.1 Đặc điểm kết cấu công trình thủy điện……… 9

1.2 Yêu cầu độ chính xác bố trí hạng mục công trình thủy điện…… 13

1.3 Đặc điểm thành lập lưới khống chế thi công 1 số công trình thủy điện tại Việt Nam………

14 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS THÀNH LẬP MẠNG LƯỚI THI CÔNG THỦY ĐIỆN……… ……

19 2.1 Tổng quan về công nghệ GPS……… 19

2.2 Ứng dụng GPS thành lập lưới khống chế thi công thủy điện…… 30

2.3 Ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS ………

36 2.4 Một số biện pháp nâng cao hiệu quả công nghệ GPS trong thành lập lưới thi công thủy điện………

38 2.5 Đặc điểm tính toán bình sai lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS………

41 CHƯƠNG 3: TÍNH CHUYỂN TỌA ĐỘ GPS VỀ HỆ TỌA ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN………

41

3.1 Xác lập hệ tọa độ thi công công trình thủy điện……… 42

3.2 Kỹ thuật tính chuyển tọa độ giữa các hệ quy chiếu……… 44

3.3 Quy trình tính chuyển tọa độ về tọa độ thi công công trình…… 50

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG …

52 4.1 Giới thiệu về công trình thủy điện……… 52

4.2 Thiêt kế lưới thi công công trình thủy điện Huội Quảng……… 55

4.3 Thực nghiệm đo và xử lý số liệu GPS……… 60

4.4 Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình……… 62

KẾT LUẬN……… … … 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ………… 68

PHỤ LỤC……… 69

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục công trình

thủy điện………

14 Bảng 1.2: Phân cấp lưới khống chế thi công công trình thủy điện 16 Bảng 2.1 : Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS…… 29

Bảng 2.2: Quan hệ giữa PDOP và chất lượng điểm quan sát…… 55

Bảng 4.2: Bảng 4.1: Cấp hạng lưới công trình thủy điện Huội Quảng… 55

Bảng 4.2: Kết quả ước tính sai số vị trí các điểm lưới……… 59

Bảng 4.3: Bảng kết quả tọa độ phẳng và độ cao sau bình sai… 61

Bảng 4.4: Các tham số tính chuyển……… 62

Bảng 4.5: Thành quả tọa độ tính chuyển……… 63

Bảng 4.6: Tọa độ các điểm song trùng……… 64

Bảng 4.7: Kết quả các tham số tính chuyển……… 64

Bảng 4.8: Thành quả tọa độ tính chuyển……… 65

Danh mục các hình

Trang

Hình 1.1: Tuyến đập công trình thủy điện……… 9

Hình 1.2: Đường ống áp lực và nhà máy thủy điện……… 10

Hình 1.3: Hồ chứa nước công trình thủy điện……… 11

Hình 1.4: Tuyến đập và nhà máy thủy điện……… 12

Hình 1.5: Bản vẽ mốc khống chế thi công công trình thủy điện… 16

Hình 1.6: Hình ảnh mốc khống chế thi công công trình thủy điện 17 Hình 2.1: Cấu trúc của hệ thống GPS……… 19

Hình 2.2: Vệ tinh GPS……… 20

Hình 2.3: Một số loại máy GPS hiện đại……… 23

Hình 2.4: Nguyên lý định vị tuyệt đối trong đo GPS……… 24

Hình 2.5: Nguyên lý định vị tương đối trong đo GPS……… 25

Hình 2.6: Sai số do hiện tượng đa tuyến……… 28

Hình 2.7: Một số hình thức liên kết lưới GPS……… 35

Hình 3.1: Chiếu cạnh đo lên mặt Elipxoid……… 43

Hình 3.2: Nguyên lý tính chuyển tọa độ Hermet……… 49

Hình 4.1: Đập thủy điện Huội Quảng……… 55

Hình 4.3: Sơ đồ lưới khống chế thủy điện Huội Quảng……… 57

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là đất nước đang phát triển lên nhu cầu sử dụng năng lượng

để công nghiệp hóa hiện đại hóa là rất lớn Cùng với sự phát triển của đất nước thì ngày càng có nhiều công trình sản xuất điện được xây dựng để đáp ứng nhu cầu về năng lượng Nước ta có nhiều sông suối cùng với đặc điểm của một đất nước nước nhiệt đới gió mùa mưa nhiều, nguồn nước dồi dào nên tiềm năng thủy điện của nước ta là rất phong phú Đầu tư vào thủy điện là một

ưu tiên phát triển của ngành điện lực vì thủy điện sẽ tạo ra lượng điện giá rẻ

và không gây ô nhiễm môi trường Ngày càng có rất nhiều công trình thủy điện được xây dựng ở các vùng miền của đất nước như: khu vực Tây Bắc, khu vực Tây Nguyên, khu vực miền Trung

Hiện nay việc ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa đã rất phổ biến đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ GPS vào mục đích thành lập lưới khống chế thi công các công trình thủy điện Với sự phát triển của khoa học công nghệ đã giúp cho khả năng ứng dụng công nghệ GPS ngày càng cao, các phần mềm xử lý số liệu ngày càng được cải tiến và đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của thực tế sản xuất

Sử dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới khống chế thi công công trình thủy điện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn vì đã giúp tiết kiệm thời gian sản xuất, giảm bớt chi phí nhân công khắc phục được những khó khăn về địa hình

Vì vậy việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu phương pháp thành lập

lưới khống chế thi công công trình thủy điện bằng công nghệ GPS” là rất

cần thiết góp phần giải quyết được những khó khăn nêu trên

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Khảo sát đặc điểm ứng dụng, các phương pháp đo GPS và các biện pháp bảo đảm hiệu quả và độ chính xác trong quá trình thành lập lưới khống chế thi công các công trình thuỷ điện

- Nghiên cứu đặc điểm, yêu cầu kỹ thuật đối với lưới thi công công trình thuỷ điện từ đó xác định phương pháp thiết kế, tổ chức đo đạc lưới thi công bằng công nghệ GPS

- Khảo sát công tác xử lý số liệu GPS: Phương pháp và quy trình tính toán bình sai lưới, tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật liên quan đến việc ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế mặt bằng phục vụ thi công công trình thủy điện

- Nghiên cứu nội dung xử lý số liệu lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS

4 Nội dung nghiên cứu

Trong luận văn đã đề xuất và xác định các nội dung nghiên cứu chủ yếu như sau:

- Thu thập, nghiên cứu các tài liệu liên quan đến ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa công trình, độ chính xác và các tiêu chuẩn trong xây dựng thủy điện Thu thập các số liệu thực tế từ việc xây dựng lưới khống chế thi công tại các công trình thuỷ điện

- Xây dựng quy trình thiết kế, tổ chức đo đạc và xử lý số liệu GPS trong thành lập lưới khống chế thi công công trình thuỷ điện

- Thực nghiệm ứng dụng GPS trong thành lập lưới khống chế thi công công công trình thủy điện Huội Quảng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin và tài liệu liên quan

- Phương pháp phân tích: sử dụng các công cụ tiện ích, phân tích có lôgíc các tư liệu, số liệu hiện có làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra

- Phương pháp so sánh: tổng hợp các kết quả, so sánh đánh giá và đưa

ra các kết luận chính xác về vấn đề đặt ra

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới khống chế thi công công trình thuỷ điện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn, cho phép tiết kiệm được thời gian sản xuất, giảm bớt chi phí, nhân công, khắc phục được những

khó khăn về địa hình Vì lí do nêu trên, việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu

phương pháp thành lập lưới khống chế thi công công trình thủy điện bằng công nghệ GPS” là rất cần thiết, góp phần giải quyết được những vấn đề khó

khăn nêu trên

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn bao gồm: Mở đầu, 4 chương, phần kết luận được trình bày trong 68 trang với 17 hình và 12 bảng

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo PGS.TS Trần Khánh Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Trắc địa công trình, các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ - Địa chất đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Chương 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

Các công trình thủy điện được xây dựng để tận dụng nguồn tài nguyên thủy năng và dự trữ nước vào việc giải quyết vấn đề năng lượng của đất nước Các công trình thủy điện thường là các công trình lớn của quốc gia, có mức đầu tư lớn thời gian chuẩn bị và thi công kéo dài nhiều năm với nhiều hạng mục, cấu trúc phức tạp, đa dạng đòi hỏi sự kết hợp của nhiều ngành Ngoài ra các công trình thủy điện thường được xây dựng ở những khu vực vùng núi có chênh cao lớn khó khăn cho việc giao thông

Các công trình thủy điện được phân loại như sau:

- Nhà máy thủy điện sau đập: các nhà máy thủy điện kiểu này có đập được xây ở gần nhà máy như: thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu ,thủy điện Tuyên Quang…

Hình 1.1: Tuyến đập công trình thủy điện

- Nhà máy có đường dẫn: nhà máy được xây dựng theo phương pháp này thì có đập và nhà máy được bố trí cách xa nhau, nước được dẫn qua hầm dẫn hoặc kênh để vào nhà máy như: thủy điện Yaly, thủy điện Huội Quảng, thủy điện Hủa Na……

Cấu trúc của một công trình thủy điện gồm các hạng mục chủ yếu là hồ chứa nước, cụm công trình chính và các công trình phụ trợ

1.1.1 Hồ chứa nước

Hồ chứa nước có tác dụng cung cấp nước cho nhà máy phát điện, điều tiết nước cắt lũ cho vùng hạ lưu khi lũ lụt đồng thời cung cấp nước tưới tiêu khi mùa khô Các thông số của hồ chứa nước bao gồm: diện tích lưu vực, dung tích hồ chứa, mực nước dâng bình thường, mực nước chết… Hồ chứa nước thường có dung tích rất lớn khi xả có thể gây ngập lụt khu vực hạ lưu vì

Hình 1.2: Đường ống áp lực và nhà máy thủy điện

vậy các nhà máy thủy điện cần có quy trình vận hành hợp lý đảm bảo lợi ích hài hòa nhưng không làm ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân xung quanh

Hình 1.3: Hồ chứa nước công trình thủy điện

Đập tràn gồm có loại đập tràn tự do và đập tràn có điều khiển đóng mở bằng cáp hay kích thủy lực

- Cụm công trình tuyến năng lượng bao gồm: kênh dẫn nước, đường hầm dẫn nước, tuyến đường ống áp lực, tháp điều áp, nhà máy thủy điện, kênh xả sau nhà máy Trong cụm công trình này thì các hạng mục đường hầm dẫn nước, nhà máy thủy điện, tuyến đường ống áp lực là quan trọng và khó thi công nhất

1.1.3 Công trình phụ trợ

Hạng mục này gồm có các công trình chủ yếu như sau:

Các công trình phụ trợ phục vụ cho thi công và vận hành như: hệ thống điện, hệ thống nước, nhà xưởng, kho vật tư thiết bị, bãi để nguyên vật liệu, các công trình phục vụ giao thông liên lạc…

Các công trình phục vụ cho làm việc và sinh hoạt của cán bộ công nhân viên như: nhà quản lý vận hành, văn phòng, nhà ở, bệnh viện, trạm xá…

Hình 1.4: Tuyến đập và nhà máy thủy điện

1.2 YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC BỐ TRÍ HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

THỦY ĐIỆN

Công tác đưa tim các trục chính công trình từ bản vẽ thiết kế ra thực địa

là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế Các điểm tim tuyến công trình chỉ được đo

đạc định vị ngoài thực địa khi có cơ sở gốc là các điểm lưới khống chế thi

công Số lượng các điểm tim tuyến do chủ nhiệm đề án yêu cầu, có tham khảo

ý kiến của kỹ sư chính và chủ nhiệm địa hình công trình

Trong công tác định vị tim tuyến các trục chính thì việc bố trí tim các

tuyến đập dâng, đập tràn có yêu cầu độ chính xác cao nhất với sai số tuyến

theo chiều dọc: mx, chiều ngang: my

Từ đó tính được sai số vị trí điểm theo công thức:

mp = 2 2

Độ chính xác của các điểm tim tuyến phụ thuộc vào 2 yếu tố là sai số

số liệu gốc: mg (sai số của điểm khống chế thi công), sai số bố trí do đo đạc:

m m

m m

K

(1.5) Như vậy độ chính xác của lưới phải thỏa mãn công thức (1.5)

Bảng 1.1: Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục công trình thủy

điện (Theo quy định 4389/CN-EVN-TĐ ngày 26/8/2005 của Tổng công ty điện lực Việt Nam )

Hạng mục công trình

Sai số bố trí

Sai số vị trí điểm

(cm) Hướng

dọc

Hướng Ngang

1.3.1 Đặc điểm lưới khống chế thi công công trình thủy điện

Lưới khống chế thi công là mạng lưới trắc địa được phát triển trên khu vực xây dựng Đây là mạng lưới chuyên dùng được thành lập trong giai đoạn thi công nhằm đảm bảo độ chính xác bố trí tổng thể, bố trí chi tiết và đo vẽ hoàn công các hạng mục công trình

Các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kỳ khảo sát không đáp ứng được những yêu cầu về độ chính xác cũng như mật độ điểm cho giai đoạn thi công Bởi vậy, trên khu vực xây dựng công trình đầu mối

cần thành lập các mạng lưới trắc địa chuyên dụng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào cấp hạng của công trình đầu mối Lưới khống chế thi công là cơ sở để đưa tim tuyến các hạng mục công trình ra thực địa, để bố trí các công trình bằng bê tông, để lắp đặt các cấu kiện và thiết bị máy móc công trình Vì vậy mạng lưới khống chế cần được đo đạc với độ chính xác cao, các điểm của lưới được đặt tại vị trí ổn định và tồn tại lâu dài trong suốt quá trình thi công công trình

Lưới khống chế thi công công trình thủy điện thường có các cạnh ngắn (0.5-1.5 km), thông thường khi thiết kế lưới sẽ bố trí trọng tâm của lưới ở phía

hạ lưu, nơi sẽ xuất hiện nhiều đối tượng xây dựng, các điểm của lưới được bố trí gần các trục cơ bản của công trình nếu có thể thì có một cạnh gần trùng với trục đập

Do vậy mạng lưới khống chế thi công được thiết kế thỏa mãn yêu cầu:

- Kích thước và đồ hình của mạng lưới khống chế thi công phải được thiết kế và xây dựng phù hợp với kích thước thực tế và điều kiện thực tế của từng công trình thủy điện

- Hệ tọa độ của mạng lưới khống chế thi công phải phù hợp với hệ tọa

độ đã dùng ở giai đoạn khảo sát thiết kế công trình

- Trong suốt quá trình thi công công trình cần tiến hành đo đạc kiểm tra

và bảo dưỡng định kỳ hệ thống mốc khống chế nhằm đảo bảo độ ổn định của hệ thống mốc loại bỏ những mốc bị dịch chuyển, không được phép tiếp tục sử dụng

1.3.2 Phân cấp lưới tam giác thủy công

Cấp hạng lưới khống chế thi công công trình thủy điện phụ thuộc vào cấp thiết kế và tính chất, đặc điểm của từng công trình Trong trong trường hợp chung, cấp lưới khống chế thi công công trình thủy điện và các tiêu chuẩn

kỹ thuật của loại lưới này được đưa ra trong bảng (1.2)

Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật của lưới khống chế thi công

Công suất

nhà máy

(MW)

Cấp hạng lưới

Chiều dài cạnh (km)

Sai số đo góc (’’)

Sai số khép tam giác (’’)

Sai số tương đối cạnh yếu

50 - 300 II 0.3 - 1.0 1.5” 5.0” 1: 150000

<50 III 0.2 - 0.8 2.0” 5.5” 1: 50000

1.3.3 Mốc khống chế thi công công trình

Mốc khống chế của lưới khống chế thi công được thiết kế là mốc định tâm bắt buộc hình trụ vững chắc, việc thi công xây dựng các mốc này phải

èng tho¸t nø¬c PVC 40

1000

230 400

Lç h×nh c«n trªn 16 dø¬i 18

55 110

1670

110 55 2000

tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật trong bản vẽ kết cấu do Tổng công ty điện lực Việt Nam quy định Mốc thiết kế gồm có 3 phần:

- Phần đế: được chôn chìm dưới mặt đất 1m được đổ bê tông M150 có kích thước 1m x1m x1m

- Phần thân: là phần ống thép (Φ220mm) dài 0,5m được nối với với khối bê tông dưới mặt đất bằng các đoạn thép Φ20mm, bao quanh bên ngoài

là lớp bê tông M200 dày 5cm

- Mặt mốc: được thiết kế định tâm bắt buộc để đặt đế máy và bảng ngắm nhằm giảm sai số định tâm

Hình 1.6: Mốc khống chế thi công công trình thủy điện

2.2 Phân bố mốc khống chế thi công

Mốc phải được bố trí ở những nơi có tầm bao quát lớn, thuận tiện cho công tác bố trí các hạng mục công trình, chọn trên nền đất ổn định ngoài khu vực đào đắp của công trình, tránh khu vực lún, trượt lở…

Đối với các công trình thủy điện đập bê tông có độ cao lớn thì cần bố trí mốc khống chế ở những độ cao khác nhau để thuận lợi cho công tác thi công công trình

Tại các hạng mục công trình thủy điện đòi hỏi độ chính xác rất cao như: đập bê tông, đập tràn, đường hầm, nhà máy nên bố trí mốc có mật độ dày hơn phải đảm bảo thuận tiện cho công tác đo đạc Nếu điều kiện địa hình cho phép thì các mốc nên đặt sao cho các cạnh của lưới gần trùng với các trục của

các hạng mục quan trọng

Chương 2 KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS THÀNH LẬP MẠNG LƯỚI THI CÔNG THỦY ĐIỆN

2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS

2.1.1 Giới thiệu về công nghệ GPS

Hệ thống GPS là hệ thống định vị toàn cầu dựa trên nguyên tắc đo khoảng cách và đo thời gian (Global Positionning System) được quân đội Mỹ thực hiện vào những năm 1970 Nhờ có hệ thống GPS mà việc xác định tọa

độ trong không gian và tốc độ của các đối tượng được giải quyết nhanh chóng, chính xác trên phạm vi toàn cầu trong bất kỳ thời điểm nào Ở Việt Nam công nghệ GPS đã có mặt từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước, chủ yếu được nghiên cứu ứng dụng để thành lập lưới tọa độ quốc gia và lưới địa chính cơ sở Trong những năm gần đây, công nghệ GPS đã được nghiên cứu

và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của trắc địa

Hệ thống GPS được chia thành 3 phần: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng

Hình 2.1: Cấu trúc của hệ thống GPS

2.1.1.1 Đoạn không gian

Đoạn không gian bao gồm 24 vệ tinh chuyển động trên 6 quỹ đạo gần tròn với chu kỳ là 718 phút, ở độ cao cách mặt đất khoảng 20.200 km Các quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo của trái đất một góc 55 Với sự phân bố vệ tinh như vậy lên trong bất kỳ thời gian nào và bất cứ vị trí quan trắc nào trên trái đất cũng có thể quan trắc được 4 vệ tinh

Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ bản là fo= 10.23MHz.Tần số này là tần số chuẩn nguyên tử với độ chính xác

10 từ tần số cơ sở fo sẽ tạo ra các tần số sóng tải L1, L2 và L5 Các vệ tinh GPS sử dụng C/A-code, P-code,Y-code và M-code phục vụ cho các mục đích khác nhau

C/A-code là code thô, cho phép sử dụng rộng rãi tín hiệu này mang tần

số thấp (1,023MHz), tương ứng với bước sóng cỡ 293m và được lặp lại sau

Hình 2.2: Vệ tinh GPS

mỗi mili giây Mỗi vệ tinh phát đi C/A-code, Code này được tạo bởi một chuỗi các chữ số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên

P-code là code chính xác, điều biến cả sóng tải L1 và L2 có độ dài cỡ 1.014 bite và là code tựa ngẫu nhiên Tín hiệu của P-code có tần số đúng bằng tần số chuẩn (10,23 MHz), tương ứng với bước sóng 29,3m Code này được tạo bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1 sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên

2.1.1.2 Đoạn điều khiển

Đoạn điều khiển là một hệ thống điều khiển hoạt động (OCS) bao gồm một trạm điều khiển trung tâm (MCS) đặt tại căn cứ không quân Mỹ ở Colorado Spring và một số trạm theo dõi (MS) điều khiển mặt đất (GCS)

Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ thu nhận tất cả các số liệu giám sát vệ tinh từ các trạm theo dõi MS để tính toán quỹ đạo vệ tinh và các tham

số đồng hồ vệ tinh Kết quả xử lý tại trạm trung tâm được chuyển tới các trạm điều khiển mặt đất GCS để chuyển lên vệ tinh

Các trạm theo dõi MS được phân bố quanh trái đất đó là các trạm, mỗi trạm theo dõi được trang bị đồng hồ nguyên tử tiêu chuẩn và máy thu GPS để liên tục đo khoảng cách giả đến các vệ tinh có thể quan sát được

Nhờ có trạm giám sát phân bố trên toàn cầu sẽ xác định được chính xác các tham số quỹ đạo vệ tinh và sự biến đổi của chúng theo thời gian nhờ đó các lịch vệ tinh được xác định chính xác hơn

2.1.1.3 Đoạn sử dụng

Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu GPS để thu tín hiệu vệ tinh phục vụ cho các mục đích khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không, trên đất liền, và phục vụ cho công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới Hiện nay đã có nhiều thiết bị có khả năng đo tức thời

nhưng máy thu phổ biến nhất là máy thu đa kênh cùng với đó là các phần mềm xử lý số liệu đo

Hiện nay các thiết bị phục vụ cho công tác trắc địa gồm 2 nhóm máy là loại máy thu 1 tần số (L1) và các máy thu 2 tần số (L1,L2)

Bảng 2.1: Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS

Loại máy

Hãng sản xuất

Sai số khoảng cách

Tầm hoạt động(Km)

Sai số phương

vị

Loại máy thu

Một số loại máy thu GPS hiện đại ở Việt Nam:

Trong định vị bằng các vệ tinh chủ động bao gồm hai nguyên lý là định

vị tuyệt đối (absolute) và định vị tương đối (relative)

2.1.2.1 Định vị tuyệt đối

Định vị tuyệt đối là xác định vị trí tuyệt đối của điểm quan sát trong hệ

tọa độ trái đất Trong định vị tuyệt đối sử dụng máy thu GPS để xác định tọa

độ không gian của điểm quan sát trong hệ tọa độ WGS-84 Tọa độ đó có thể

là tọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z), hoặc tọa độ trắc địa (B,L,H) Hệ tọa

độ WGS-84 là hệ tọa độ cơ sở của hệ thống GPS với các thông số của

Điều kiện tối thiểu để xác định tọa độ tuyệt đối của máy thu là quan sát đồng thời 4 vệ tinh Bằng cách đo khoảng cách giả từ 4 vệ tinh đến máy thu

có thể xác định được tọa độ tuyệt đối của máy thu ngoài ra còn xác định được

số hiệu chỉnh cho đồng hồ của máy thu

2.1.2.2 Định vị tương đối

Định vị tương đối là xác định hiệu tọa độ của các cặp điểm quan sát trong hệ tọa độ trái đất dựa trên việc đo các thành phần vectơ Baseline giữa chúng Bằng cách sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác

Hình 2.4: Nguyên lý định vị tuyệt đối trong đo GPS

nhau để xác định hiệu tọa độ vuông góc không gian (∆X, ∆Y,∆Z) hoặc hiệu tọa độ mặt cầu (∆B, ∆L,∆H) trong hệ tọa độ WGS-84

Để đạt được hiệu quả cao khi xác định hiệu tọa độ hay vị trí tương đối giữa hai điểm xét bằng cách tạo ra các sai phân khác nhau cho pha sóng tải để làm giảm ảnh hưởng của nhiều nguồn sai số như: sai số đồng hồ của vệ tinh

và trong máy thu, sai số của tọa độ vệ tinh, số nguyên đa trị

Nhờ có kỹ thuật sử lý như trên đã cho phép xác định các thành phần của vectơ không gian giữa hai điểm đặt máy thu với độ chính xác cao (cỡ cm).Vì thế bài toán định vị tương đối đã được áp dụng cho công tác tắc địa phục vụ đo lưới khống chế và các công tác đo đạc khác trong hệ tọa độ địa phương bất kỳ

Hình 2.5: Nguyên lý định vị tương đối trong đo GPS

2.1.3 Các nguồn sai số trong của GPS

2.1.3.1 Các nguồn sai số do hệ thống

a Sai số của đồng hồ

Do sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và đồng hồ của máy thu gây ra sai số trên Đồng hồ vệ tinh được các trạm điều khiển mặt đất theo dõi

và hiệu chỉnh 3 lần trong một ngày

Cách khắc phục: Để làm giảm ảnh hưởng của sai số giữa đồng hồ của

vệ tinh và máy thu cần sử dụng hiệu trị đo của các vệ tinh và trạm quan sát

b Sai số của quỹ đạo vệ tinh

Do tính không đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời và các hình tinh khác, sức cản của không khí áp lực của bức xạ, mặt trời… tất cả các yếu tố đó làm cho quỹ đạo chuyển động của

vệ tinh không tuân theo định luật Kepler Đó chính là các nguyên nhân gây nên sai số quỹ đạo của vệ tinh

Cách khắc phục: định vị theo phương pháp tương đối giữa hai điểm sẽ loại trừ được đáng kể sai số này

2.1.3.2 Các nguồn sai số do môi trường

a Ảnh hưởng của tầng điện ly

Tầng điện ly được tính từ độ cao 50km đến 1000km Ở tầng điện ly tín hiệu tăng tỷ lệ thuận với mật độ điện tử tự do và tỷ lệ nghịch với bình phương tần số của tín hiệu Đối với tín hiệu GPS số hiệu chỉnh khoảng cách theo hướng thiên đỉnh có thể đạt giá trị là 50m, theo hướng có góc cao 20 có thể đạt đến 150m

Cách khắc phục:

Để giảm ảnh hưởng của tầng điện ly thường dùng máy thu 2 tần số

(dùng mô hình hiệu chỉnh hoặc dùng hiệu các trị đo đồng bộ) Trong trường hợp hai điểm quan sát ở gần nhau thì ảnh hưởng của nhiễu xạ do hai tần số kết hợp sẽ lớn hơn một tần số vì vậy nên dùng máy một tần số cho trường hợp định vị ở khoảng cách ngắn với khoảng cách xa nên dùng máy thu 2 tần số

b Ảnh hưởng của tầng đối lưu

Tầng đối lưu được tính từ mặt đất tới độ cao 50km Trong tầng đối lưu

sự khúc xạ của tín hiệu càng phức tạp hơn phụ thuộc vào biến đổi của kiểu khí hậu mặt đất, áp lực không khí, nhiệt độ và độ ẩm Ảnh hưởng của khúc xạ trong tầng đối lưu phụ thuộc vào góc cao của đường chuyền tín hiệu và được xem là gần nhau đối với hai điểm quan sát ở cách nhau vài chục km vì thế nó được loại trừ đáng kể khi đo bằng phương pháp tương đối giữa hai điểm quan sát

Cách khắc phục:

Để giảm thiểu sai số do tầng đối lưu có thể sử dụng mô hình hiệu chỉnh

để thêm tham số phụ thuộc tính ảnh hưởng của tầng đối lưu vào quá trình xử

lý số liệu hoặc dùng các trị đo đồng bộ, đồng thời quy định góc ngưỡng để quan sát vệ tinh là 15 so với mặt phẳng chân trời

2.1.3.3 Sai số do tầm nhìn vệ tinh và trượt chu kỳ

Nguyên nhân:

Do tán cây hoặc các vật che chắn nên tín hiệu GPS không thể truyền qua được và do tín hiệu thu bị gián đoạn, khi đó có một số chu kỳ không xác định đã trôi qua mà máy thu không đếm được khiến cho số nguyên lần bước sóng thay đổi và làm sai kết quả định vị

Cách khắc phục:

Để thu tín hiệu vệ tinh được trực tiếp và liên tục cần đảm bảo tầm nhìn

vệ tinh luôn thông thoáng Khi tính toán xử lý số liệu GPS có thể dùng sai phân bậc ba để nhận biết và xử lý trượt chu kỳ

2.1.3.4 Sai số do hiện tượng đa tuyến

Cách khắc phục:

Để khắc phục sai số do nhiễu tín hiệu, cần phải đặt máy thu cách xa các vật phản xạ tín hiệu hoặc các đối tượng gây nhiễu tín hiệu, không thu tín hiệu khi trời đầy mây, đang mưa, không đặt máy thu dưới các rặng cây

2.1.3.5 Sai số do đồ hình vệ tinh

Nguyên nhân:

Do vị trí của điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng

Hình 2.6: Sai số do hiện tượng đa tuyến

cách từ vệ tinh nên độ chính xác của điểm đo phụ thuộc vào các góc giao hội tức là phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát Sai số vị trí điểm giao hội lớn hơn sai số của khoảng cách giao hội

Cách khắc phục:

Sai số vị trí điểm quan sát bằng sai số khoảng cách giao hội nhân với hệ

số lớn hơn 1 hệ số này đặc trưng cho đồ hình giao hội hay đồ hình sự phân bố của vệ tinh so với điểm quan sát và được gọi là hệ số phân tản độ chính xác ( Dilution of Precision-DOP) Như vậy DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát càng chính xác

Giá trị DOP sẽ được tính toán cụ thể và công bố cho từng thời điểm đo

Để chọn trị DOP tối ưu thì khi lập kế hoạch định vị cần phải dựa vào lịch vệ tinh chọn vệ tinh cụ thể cho từng thời điểm Trong thực tế khi đo đạc thường dùng chỉ tiêu PDOP để đánh giá chất lượng xác định tọa độ điểm quan sát

Bảng 2.2: Quan hệ giữa PDOP và chất lượng điểm quan sát

2.1.3.6 Sai số do người đo

Nguyên nhân: các sai số do người đo có thể gặp trong quá trình đo GPS như sau:

- Việc dọi điểm, định tâm chưa tốt

- Nhầm lẫn tên điểm đo

- Nhầm lẫn khi đo chiều cao angten của máy thu…

Cách khắc phục:

Khi đo ngoại nghiệp cần phải tuân thủ chặt chẽ quy trình đo đạc ngoài thực địa, kiểm tra cẩn thận trước khi thu tín hiệu, ghi chép sổ sách rõ ràng để tìm ra nguyên nhân khi phát hiện có sai số

2.2 ỨNG DỤNG GPS THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG THỦY ĐIỆN

2.2.1 Ứng dụng công nghệ của công nghệ GPS trong trắc địa

Việc xác định vị trí điểm bằng công nghệ định vị vệ tinh có những ưu điểm rõ rệt so với khi sử dụng các phép đo mặt đất truyền thống, đặc biệt là trong công tác đo đạc lưới trắc địa mặt bằng Hệ thống định vị toàn cầu cho phép xác định các yếu tố của lưới với độ chính xác rất cao, nhất là vị trí tương

hỗ giữa các điểm mà không phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng Chính vì vậy việc phân cấp hạng các mạng lưới trắc địa và xây dựng chúng theo nguyên tắc từ tổng quát tới chi tiết không còn là vấn đề cần thiết và bắt buộc nữa Bên cạnh đó hệ thống không đòi hỏi sự thông hướng giữa các điểm đo, công tác đo đạc có thể tiến hành trong mọi điều kiện của thời gian và thời tiết Thời gian đo trên mỗi điểm thường không quá 2÷3h, tùy thuộc vào khoảng cách đo Có thể khẳng định rằng, công nghệ đinh vị vệ tinh đã tạo ra một cuộc cách mạng sâu sắc trong lĩnh vực Trắc địa – Bản đồ

2.2.1.1 Ứng dụng GPS trong thành lập lưới trắc địa

Ưu điểm chủ yếu và quan trọng nhất của công nghệ GPS là khả năng xác định các vectơ cạnh giữa các điểm quan sát với độ chính xác cao mà không cần tầm thông hướng mặt đất

Ở Việt Nam, việc khai thác sử dụng GPS mới chỉ triển khai từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước Từ tháng 12-1991 đến tháng 4-1993, Cục đo

đạc Bản đồ Nhà nước – Bộ tài nguyên và Môi trường đã xây dựng mạng lưới Nhà nước khu vực Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên bằng công nghệ GPS với 117 điểm phủ đều khắp khu vực Xây dựng mạng lưới trên quần đảo Trường Sa, đồng thời đo nối lưới này với các đảo khác và mạng lưới trên đất liền tạo thành mạng lưới trắc địa biển Việt Nam, góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu hình thành hệ quy chiếu VN2000

2.2.1.2 Ứng dụng GPS trong thành lập bản đồ

GPS cũng được ứng dụng rộng rãi trong công tác đo vẽ chi tiết như thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi tiết dịa hình Với các chế độ đo động, công nghệ định vị được sử dụng như là các trạm đo vẽ chi tiết bằng các máy toàn đạc điện tử Ưu điểm nổi trội nhất của phương pháp là không cần thông hướng ngắm Ngoài ra các máy thu GPS có thể được sử dụng để xác định tọa độ, độ cao của điểm địa hình để thành lập

mô hình số địa hình (DEM)

Đặc biệt trong công tác hiệu chỉnh bản đồ, công nghệ GPS được sử dụng rất thuận lợi để hiệu chỉnh nội dung của bản đồ như bổ sung các địa vật, địa hình

2.2.1.3 Ứng dụng GPS trong trắc địa công trình

Công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trong việc lập lưới khống chế mặt bằng cơ sở, lưới thi công công trình, lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình, đo vẽ thành lập mặt cắt, chuyển trục công trình lên cao Trong phép đo tương đối khá nhiều loại sai số được giảm thiểu, do vậy độ chính xác đo cạnh đạt rất cao Với chiều dài cạnh dưới 1 km, hầu như đã loại

bỏ được ảnh hưởng sai số của tầng điện ly và tầng đối lưu của khí quyển

a hành l p các mạng lư i c sở tr c đ a c ng tr nh và lư i thi c ng c ng trình

Lưới cơ sở trắc địa công trình là dạng lưới độc lập trên các mặt bằng

công trình có diện tích lớn, có nhiều hạng mục công trình liên kết với nhau theo dây chuyền chặt chẽ Mạng lưới này là cơ sở để liên kết các cụm công trình trong một hệ tọa độ thống nhất

Để đo nối lưới cơ sở trắc địa công trình với hệ tọa độ Nhà nước, phải

đo nối đến ít nhất 1 điểm trong hệ tọa độ Nhà nước

Một đặc điểm chung của lưới trắc địa công trình là chiều dài cạnh trong lưới thường ngắn và có yêu cầu về độ chính xác tương hỗ vị trí điểm khá cao Thông thường, lưới cơ sở trắc địa công trình có chiều dài cạnh từ 1 km đến 5

km, trong trường hợp đo nối có thể cho phép chiều dài đến 10 km Với chiều dài ngắn như vậy có thể sử dụng máy thu 1 tần số để đo cạnh Phương pháp

đo tĩnh và tĩnh nhanh được sử dụng để đo lưới trắc địa công trình Trong một

số trường hợp có thể kết hợp công nghệ GPS và toàn đạc điện tử để đo lưới trắc địa công trình

Độ chính xác của mạng lưới cơ sở trắc địa công trình phụ thuộc vào tính chất, đặc điểm và yêu cầu riêng của khu công nghiệp Có loại công trình

có độ chính xác rất cao (như nhà máy gia tốc hạt), có loại công trình có độ chính xác trung bình (như các khu công nghiệp cơ khí, chế tạo máy, …) và có loại có độ chính xác thấp (như các khu công nghiệp khai thác, chế biến thực phẩm …)

Tùy thuộc vào diện tích khu vực cần lập lưới mà quyết định hình dạng

và kết cấu lưới Các điểm của lưới cần bố trí ở những nơi thông thoáng, không bị cản trở cho việc thu tín hiệu từ vệ tinh Lưới cơ sở trắc địa công trình phải được đo nối độ cao với hệ thống độ cao Nhà nước bằng thủy chuẩn hình học

Lưới thi công công trình công nghiệp trước đây thường được lập dưới

dạng lưới ô vuông xây dựng với các góc đúng bằng 900 và các cạnh đúng theo các chuẩn mực cho trước Nhờ sự phát triển của kỹ thuật tính toán xử lý và kỹ

thuật đo dài điện tử, hình thức lưới ô vuông ít được sử dụng Thay vào đó có thể xây dựng các mạng thi công đo góc – cạnh có hình dạng linh hoạt phù hợp với mặt bằng khu công nghiệp

Theo kết quả nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy có thể sử dụng GPS

để đo các mạng lưới thi công với chiều dài các cạnh từ 100 m đến 1000 m Khi đo cạnh với khoảng cách ngắn cần lưu ý đến sai số định tâm và đo cao anten máy thu GPS Sử dụng GPS để lập các mạng lưới thi công công trình thì không cần thiết phải lập lưới trắc địa cơ sở nếu như gần khu công nghiệp (không lớn) và đã có ít nhất một điểm tọa độ Nhà nước

Khi xây dựng các công trình cao, có thể sử dụng GPS để lập lưới chuyển trục công trình lên cao Để chuyển trục công trình lên cao thường sử dụng dụng cụ chiếu đứng, tuy vậy phải để lỗ thủng trên các mặt bằng sàn Cũng có thể chuyển trục bằng giao hội góc hoặc sử dụng bằng phương pháp tọa độ thực hiện bằng máy toàn đạc điện tử

Với độ chính xác cao trong đo GPS cạnh ngắn, có thể sử dụng GPS để chyển trục theo phương pháp tọa độ - hoàn nguyên

b Đo các mạng lư i quan tr c biến dạng và chuyển d ch c ng tr nh

Qua nghiên cứu và thực nghiệm, cho thấy có thể sử dụng GPS vào quan trắc chuyển vị ngang các công trình Vấn đề quan trắc chuyển dịch thẳng đứng (lún) còn bị hạn chế do độ chính xác về độ cao

Trong điều kiện thực tế ở nước ta, việc khai thác lịch vệ tinh chính xác chưa phổ biến do những khó khăn khách quan, thêm vào đó một số phần mềm mạnh cũng chưa phổ biến ở Việt Nam Trong điều kiện như vậy, chúng ta đã

đo GPS cạnh ngắn đạt tới độ chính xác cỡ 2 ÷ 3 mm nếu loại bỏ được sai số định tâm anten máy thu Trên cơ sở này GPS vẫn có thể giúp theo dõi phát hiện chuyển dịch và biến dạng công trình với giá trị lớn cỡ hai lần sai số đo tức là có giá trị chuyển dịch, biến dạng nhỏ nhất cỡ 4 hoặc 6 mm

2.2.2 Ứng dụng GPS thành lập lưới khống chế thi công thủy điện

Công nghệ GPS đã được áp dụng để thành lập lưới phục vụ cho công tác khảo sát thiết kế thành lập bản đồ công trình xây dựng ở khu vực có địa hình phức tạp như công trình thuỷ lợi, thuỷ điện… Hiện nay ở Việt Nam đã

có nhiều công trình thủy điện sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công như thủy điện Sơn La, Lai Châu, Huội Quảng…mang lại hiệu quả rõ rệt so với phương pháp đo đạc mặt đất truyền thống

- Ưu điểm: Lưới được xây dựng bằng phương pháp GPS có ưu điểm là không đòi hỏi phải xây dựng tiêu mốc cao, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, các công tác đo ngắm và tính toán có thể tự động hoá, thời gian thi công nhanh và lưới đạt độ chính xác cao

Trong quá trình thiết kế lưới cần chú ý đến:

- Điều kiện địa hình địa vật tại khu vực công trình

- Tùy theo kiểu công trình xây dựng: đối với công trình thủy điện có đường hầm có thể chọn đồ hình dạng đường chuyền, đồ hình dạng tam giác,

đồ hình dạng tam giác và tứ giác kết hợp… Đồ hình của lưới cần đạt các tiêu chí:

Số ca đo là ít nhất, số cạnh đo được trong một ca đo là nhiều nhất

Số cạnh đo trong lưới ít nhất nhưng lưới vẫn đạt độ chính xác theo yêu cầu

Các điểm gốc khống chế phân bố đều về các phía khác nhau của lưới

Vị trí điểm và đồ hình lưới GPS được thiết kế linh hoạt hơn so với lưới mặt đất do không phải thông hướng giữa các điểm của lưới Có 4 phương thức cơ bản để thành lập lưới: liên kết điểm, liên kết cạnh, liên kết lưới, liên kết hỗ trợ cạnh – điểm Ngoài ra còn liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kết chuỗi tam giác Tùy thuộc vào độ chính xác yêu cầu của

công trình, điều kiện ngoài thực địa và số máy thu GPS mà chọn phương thức liên kết cho thích hợp

2.2.2.1 Liên kết điểm

Là dạng liên kết các vòng đo đòng bộ với nhau bới một điểm chung Phương thức này có cường độ đồ hình yếu, có rất ít điều kiện khép hình không đồng bộ

hạng mục công trình nên đôi khi rất khó bố trí được đồ hình theo tiêu chuẩn vì vậy lưới thường được tạo thành từng cụm có chiều dài khác nhau Vì vậy công tác thiết kế lưới tối ưu theo thực tế là bài toán cần được quan tâm khi thiết kế và xây dựng lưới khống chế thi công thủy điện

Đối với lưới thủy công công trình thủy điện thường lựa chọn liên kết cạnh khi thiết kế và xây dựng lưới

2.3 ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH XÁC LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

Độ chính xác đo cạnh đáy phụ thuộc vào đồ hình vệ tinh và thời gian

đo mà các yếu tố này thay đổi theo thời gian và các khu vực khác nhau Vì vậy chỉ có thể ước tính gần đúng mạng lưới GPS, có thể thực hiện theo một trong 2 phương pháp sau:

1- Ước tính khi coi các trị đo GPS trong mặt phẳng đo được là chiều dài cạnh và góc phương vị

2- Ước tính lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không gian sau đó tính chuyển về hệ tọa độ mặt phẳng

Ước tính gần đúng được thực hiện theo bài toán bình sai gián tiếp trên

cơ sở chọn ẩn số là tọa độ của các điểm cần xác định Các trị đo là chiều dài (S) và góc phương vị (α) của các cạnh được dự kiến đo trong lưới

Từ vectơ gia số tọa độ không gian của cạnh đo GPS, ta có thể xác định được chiều dài và phương vị của cạnh đó trong hệ tọa độ địa diện, Như vậy có thể coi mỗi cạnh đo GPS sẽ tương ứng với 2 trị đo tương quan là S và α Để đánh giá sự tương quan này cần có các khảo sát về cơ sở lý thuyết và thực nghiệm đối với từng điều kiện cụ thể Một cách gần đúng, ta có thể coi 2 trị

đo S và α là độc lập và chúng ta thực hiện xác định vectơ hệ số của phương trình số hiệu chỉnh đối với mỗi loại trị đo nêu trên giống như trường hợp với lưới mặt đất

Cần lưu ý rằng giữa chiều dài và phương vị cạnh đo của một baseline trong lưới GPS có mối quan hệ phụ thuộc theo ma trận tương quan dạng:

Trong thực tế thiết kế lưới, chúng ta không biết trước được ma trận tương quan K, nên rất khó ước tính chặt chẽ theo đúng nguyên lý số bình phương nhỏ nhất Để ước tính gần đúng độ chính xác lưới, ta coi chiều dài và phương vị cạnh là các trị đo độc lập, khi đó tiến hành ước tính độ chính xác lưới GPS dựa vào thuật toán bình sai gián tiếp trên mặt phẳng

Với mỗi cạnh đo GPS ta lập được 2 phương trình số hiệu chỉnh:

- Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh

- Phương trình số hiệu chỉnh phương vị cạnh

Nếu cạnh được đo theo chiều từ điểm i đến điểm j ta lập được 2 phương trình số hiệu chỉnh sau:

* Phư ng tr nh số hiệu chỉnh chiều dài cạnh

VDij = - cosα 0ij .δxi - sinα 0ij .δyi + cosα0ij + sinα0ij .δyj + 1Dij (2.5)

* Phư ng tr nh số hiệu chỉnh phư ng v cạnh:

Vδij = aij.δxi + bij.δyi - aij.δxj - bij.δyj + 1δij (2.6)

Trong đó: aij =

o ij o ij

ρ"sinα

D ; bij =

-o ij o ij

Trong đó: a - Sai số cố định (mm); b - Hệ số sai số tỷ lệ (phần triệu ppm);

D - Chiều dài cạnh đo (km)

Ví dụ máy thu GPS Trimble 4600 LS có: tham số a = 5mm; b = 1 mm

Từ đó, sai số của các trị đo và trọng số tương ứng của các trị đo được tính theo công thức tổng quát:

i

C

Sai số trung phương của các trị đo tính theo công thức (2.7) được hiểu

là sai số trung phương chiều dài và phương vị cạnh được đo trong một session

Với thuật toán bình sai gián tiếp, quá trình tính toán được triển khai theo trình tự sau:

1- Lập ma trận trục hệ số (A) của hệ phương trình số hiệu chỉnh

4- Ước tính độ chính xác các yếu tố trong mạng lưới

- Sai số trung phương vị trí các điểm lưới

2.4.1 Công tác thiết kế lưới

Cần bố trí các điểm mốc GPS tại những nơi có nền đất ổn định để có thể sử dụng lâu dài Ngoài ra còn bố trí các mốc tại những nơi giao thông thuận tiện cho việc đi lại sẽ góp phần rút ngắn thời gian đo đạc lưới

2.4.1.2 Thiết kế lưới GPS

Khi thiết kế lưới GPS cần phải có trị đo thừa để kiểm tra kết quả đo, vì thế mạng lưới GPS phải tạo thành các hình khép kín hoặc được khống chế bởi các điểm cấp cao

Ngoài ra lưới GPS còn phải đảm bảo các yêu cầu như mật độ đồng đều

vị trí các mốc phải ổn định lâu dài Các cạnh đo tạo thành các đồ hình hình học có dạng đều để xác định sai số khép và chất lượng các trị đo

2.4.2 Tổ chức đo đạc

Để đảm bảo chất lượng đo của công nghệ GPS cần phải thiết lập kế hoạch đo xác lập thời gian đo tối ưu Khoảng thời gian đo tối ưu là khoảng thời gian có số lượng vệ tinh quan sát tối đa và có PDOP không vượt quá giới hạn cho phép