Nghiên cứu ứng dụng đo cao gps trong khảo sát công trình giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ ĐỨC LONG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐO CAO GPS TRONG KHẢO SÁT CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ ĐỨC LONG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐO CAO GPS TRONG KHẢO SÁT CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA Mã số: 60.52.85 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phan Văn Hiến Hà Nội - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2010 Tác giả Vũ Đức Long MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG ĐỘ CAO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO 10 Các hệ thống độ cao 10 1.1 Khái niệm chung 10 1.2 Đo cao 12 1.3 Độ cao thường 14 1.4 Độ cao động lực 15 1.5 Điểm độ cao quốc gia 17 Khái niệm việc xác định độ lệch dây dọi độ cao Kvadigeoid18 2.1 Xác định độ lệch dây dọi 18 2.2 Xác định dị thường độ cao 21 Các phương pháp đo cao 26 3.1 Đo cao hình học 27 3.2 Đo cao lượng giác 28 3.3 Các phương pháp đo cao truyền thống khác 30 3.4 Đo cao GPS 31 CHƯƠNG 2: ĐO CAO GPS TRONG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG 33 I Hệ thống định vị toàn cầu GPS 33 1.1 Giới thiệu chung hệ thống GPS 33 1.2 Cấu trúc chung hệ thống định vị toàn cầu GPS 33 1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống GPS 37 1.4 Các đại lượng đo GPS 37 1.5 Một số phương pháp đo GPS 39 1.6 Các loại sai số đo GPS 42 II Đo cao GPS cơng trình giao thơng 43 Cơng trình giao giao thơng 37 Các phương pháp đo cao GPS 47 2.1 Nguyên lý tính số hiệu chỉnh địa hình theo tích phân số 48 2.2 Nguyên lý tính số hiệu chỉnh địa hình có tính đến ảnh hưởng độ cao trung bình địa hình khu vực 50 2.3 Nguyên lý tính số hiệu chỉnh địa hình sử dụng hàm Walter H.f.Smith 52 2.4 Nguyên lý tính số hiệu chỉnh địa hình biến đổi hàm Walter H.F.A.Smith theo hàm song tuyến 53 2.5 Nguyên lý tính theo góc nghiêng mặt Geoid mặt Ellipsoid 56 2.6 Nguyên lý chuyển độ cao GPS theo mặt Ellipsoid thi công 59 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ĐO CAO GPS 64 3.1 Giới thiệu cơng trình thực nghiệm 64 3.2 Phương pháp lựa chọn kết thực nghiệm 65 KẾT LUẬN 73 KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ 66 Bảng 3.2 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ 68 Bảng 3.3 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ 71 Bảng 3.4 Bảng tổng kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ 72 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Độ cao 11 Hình 1.2 Đo cao hình học 27 Hình 1.3 Nguyên tắc đo cao lượng giác 28 Hình 1.4 Các loại độ cao 32 Hình 1.5 Mơ hình hệ thống định vị vệ tinh GPS 33 Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống GPS 34 Hình 1.7 Vệ tinh GPS 34 Hình 1.8 Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với xích đạo góc 55o 35 Hình 1.9 Cấu trúc tín hiệu GPS 35 Hình 1.10 Trạm điều khiển mặt đất 36 Hình 1.11 Phần sử dụng GPS 37 Hình 1.12 Định vị tuyệt đối 39 Hình 1.13 Định vị tương đối 41 Hình 1.14 Mặt đại dương địa hình đáy đại dương 50 Hình 1.15 Nguyên lý đo cao GPS 57 Hình 1.16 Ngun lý tính chuyển độ cao GPS theo mặt Elipsoid thi cơng 59 Hình 1.17 Sơ đồ lưới GPS – Thủy chuẩn Nội Bài – Lào Cai 65 Hình 1.18 Sơ đồ lưới GPS – Thủy chuẩn cầu Vĩnh Thịnh 68 Hình 1.19 Sơ đồ lưới GPS – Thủy chuẩn HCM-LT-DG 70 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong cơng tác trắc địa đồ nói chung cơng tác trắc địa cơng trình giao thơng nói riêng để xác định độ cao chuẩn điểm, ta sử dụng nhiều phương pháp khác như: đo cao hình học (đo cao thuỷ chuẩn), đo độ cao phương pháp lượng giác hay đo cao công nghệ GPS Như biết, đo cao thuỷ chuẩn phương pháp đo cao truyền thống có lịch sử đời sớm phương pháp đo cao xác với qui mơ trải dài hàng nghìn kilơmét Tuy nhiên, sử dụng phương pháp đo cao thủy chuẩn tốn công sức hạn chế thực vùng địa hình sình lầy, khu vực biển sơng lớn hay vùng rừng núi cao có độ dốc lớn Đo cao GPS phương pháp để xác định độ cao so với mặt geoid (hay quasigeoid) Phương pháp khắc phục nhược điểm phương pháp đo cao thuỷ chuẩn hình học hay phương pháp đo cao lượng giác thu hút quan tâm ngày rộng rãi người làm công tác trắc địa đồ Phương pháp định vị vệ tinh toàn cầu GPS thâm nhập vào Việt Nam từ năm 1990 quan tâm kịp thời, có nhiều cơng trình nghiên cứu, thực nghiệm đo cao GPS triển khai Nó cơng cụ hữu ích công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa Nhiều đơn vị sản xuất mạnh dạn áp dụng phục vụ cho công tác đo điểm khống chế phục vụ cho đo vẽ địa hình, địa chính, khảo sát giao thông, thuỷ lợi… Chúng ta khai thác tính kỹ thuật cơng nghệ đo GPS việc xác định toạ độ mặt phẳng, cịn chứa nhiều tiềm việc xác định độ cao Chúng ta khẳng định việc xác định vị trí mặt phẳng cơng nghệ GPS cho độ xác cao, vượt xa so với cơng nghệ cổ truyền đo góc, cạnh Tuy nhiên độ xác đo độ cao cơng nghệ GPS nước ta hạn chế Trong giai đoạn Việt nam hệ thống độ cao sử dụng phổ biến khảo sát, thiết kế, thi cơng xây dựng cơng trình giao thông hệ độ cao thường Hγ, với phương thức đo cao phương pháp thủy chuẩn hình học Trong điểm khống chế thi cơng đường chuyền hạng IV, đường chuyền cấp … lại thành lập công nghệ GPS cho kết tọa độ độ cao hệ tọa độ trắc địa (B,H,L) hệ tọa độ không gian địa tâm WGS-84 (X,Y,Z) Sự khác biệt hệ độ cao điểm đo GPS hệ độ cao thi cơng cơng trình giao thơng nhiều khơng cho phép khai thác hết đặc tính ưu việt cơng nghệ GPS trắc địa cơng trình giao thơng Khi thi cơng xây dựng cơng trình tuyến đường, cầu vượt, hầm xuyên núi … cần phải truyền độ cao qua vùng địa hình khó khăn rừng rậm, đỉnh núi cao, sông lớn, khu vực biển cả, sình lầy … vấn đề đo cao cơng nghệ GPS cho phép giảm nhẹ khối lượng công việc so với đo cao hình học Nhưng vấn đề mấu chốt cần giải tính chuyển độ cao GPS hệ độ cao thi công cơng trình giao thơng với độ xác đảm bảo yêu cầu quy trình, quy phạm lưới khống chế độ cao trắc địa cơng trình giao thơng Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Với mục đích mở rộng thêm khu vực nghiên cứu việc nâng cao độ xác đo cao GPS khảo sát cơng trình giao thơng Việt nam, chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng đo cao GPS khảo sát cơng trình giao thơng” làm nội dung cho Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nội dung nghiên cứu Chúng nghiên cứu vấn đề lý thuyết liên quan đến hệ thống độ cao, loại dị thường độ cao phương pháp xác định dị thường độ cao, đo cao GPS Tìm hiểu đặc trưng mơ hình dị thường độ cao Đặc biệt tập trung vào nghiên cứu phương pháp đo cao GPS, từ nghiên cứu phương pháp xác định độ cao chuẩn từ đo GPS, nghiên cứu phương pháp xác định độ cao chuẩn từ phương pháp nội suy dị thường độ cao kiểm chứng thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu Đề tài khái quát hệ thống độ cao, cách tính độ cao, cơng thức xác định độ cao Từ sâu vào nghiên cứu lựa chọn mơ hình toán học hợp lý để xác định giá trị dị thường độ cao Đề tài nghiên cứu cách xác định dị thường độ cao theo hai phương pháp: dựa vào dựa vào điểm song trùng (tức điểm GPS có đo thêm độ cao thủy chuẩn) dựa vào kết định hướng lại Ellipsoid Cuối triển khai thực nghiệm cơng trình giao thơng Kết đo đạc sử lý tính tốn với dạng số liệu đo GPS đo thủy chuẩn cho thấy kết đo cao GPS đạt độ xác tương đương với độ cao hạng III nhà nước vùng trung du, đồng tương đương với độ cao hạng IV nhà nước vùng núi Các tài liệu sử dụng để nghiên cứu giáo trình sở trắc địa cao cấp, giảng công nghệ GPS, báo cáo khoa học đặc biệt luận văn tiến sĩ kỹ thuật TS Trần Viết Tuấn 61 Với giả thiết phạm vi địa hình nghiên cứu nhỏ tương đối phẳng, q trình tính tốn để xoay chuyển Ellipsoid thi công áp sát vào bền mặt Geoid cho ∑ ζ TC = góc xoay Euler εx, εy, εz hệ số tỷ lệ dài dm, da, df nhỏ xấp xỉ nên ta bỏ qua Cơng thức (2.44) viết lại là: dh = [cos B cos L Nếu coi: Ta có: cos B sin L ∆X  sin B ] ∆Y  ∆Z  dh ≈ dζ ζ tc = ζ 84 + cos B cos L.∆X + cos B.sin L.∆Y + sin B.∆Z (2.45) (2.46) (2.47) Trong đó: ζtc ζ84 dị thường cao theo Ellipsoid thi công Ellipsoid WGS-84 Để xác định tham số ∆X, ∆Y, ∆Z tịnh tiến (2.45) cần có điểm vừa có độ cao GPS, vừa có độ cao thủy chuẩn Khi có nhiều điểm song trùng ta tìm ∆X, ∆Y, ∆Z với điều kiện (2.39) có độ cao GPS thi công xấp xỉ bẳng độ cao thủy chuẩn H TC = H γ (2.48) Với điểm đo song trùng có tọa độ B, L giá trị dị thường độ cao ζ84 ta viết phương trình dạng (2.47) biểu diễn dạng ma trận V = BX + L Trong đó: (2.49) 62 ζ TC1  ζ  TC  V =     ζ TCn  ∆X  X = ∆Y  ∆Z  ζ 841    ζ 842   L=     ζ 84n1  cos B1 cos L1 cos B1 sin L1 sin B1  cos B cos L cos B sin L sin B  2 2  B=     cos Bn cos Ln cos Bn sin Ln sin Bn                 (2.50) Bi, Li: vĩ độ kinh độ điểm song trùng Giải hệ phương trình (2.49) theo nguyên lý số bình phương nhỏ với điều kiện [VV] = xác định tham số chuyển dịch ∆X, ∆Y, ∆Z Tính giá trị d h = cos B cos L∆X + cos B sin L∆Y + sin B∆Z (2.51) Tính độ cao thi công HTC = H + dh (2.52) Như mô hình tính chuyển độ cao GPS thực theo hai phương án: (1) Có điểm song trùng, số lượng điểm song trùng phải lớn ba điểm, tính giá trị ζ84 theo cơng thức: ζ84 = H - Hγ (2.53) Trong đó: H độ cao trắc địa điểm song trùng lấy từ kết qủa đo GPS Hγ độ cao thủy chuẩn điểm song trùng 63 Giải hệ phương trình (2.49) tính tham số chuyển dịch ∆X, ∆Y, ∆Z Tính dh theo (2.51) tính độ cao thường điểm đo GPS theo (2.52) (2) Trong trường hợp khu vực xây dựng khơng có điểm song trùng, lấy giá trị ζ84 từ kết qủa nội suy dị thường độ cao cho điểm đo GPS từ phần mềm chuyên dụng như: GPSsurvey, Trimble Geormatics Office… thực q trình tính tốn phương án (1) 64 Chương3 THỰC NGHIỆM ĐO CAO GPS 3.1 Giới thiệu cơng trình thực nghiệm - Tuyến đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai gói thầu A3 (Km48+360 Km80+000) nằm địa phận huyện Phong Châu huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ Điểm đầu tuyến (Km48+360) thuộc xã Sơng Lơ, Thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ Điểm cuối tuyến (Km80+000) thuộc xã Liên Phương, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ - Cầu Vĩnh Thịnh: Điểm đầu tuyến Km4+313 (giao với QL32) thuộc địa phận Hà Nội Điểm cuối tuyến Km9+800 thuộc địa phận Vĩnh Phúc Hướng tuyến từ điểm giao với QL32 (Km4+313) tuyến vượt qua sơng Hồng vị trí cách bến phà Vĩnh Thịnh (bờ Sơn Tây) khoảng 150m phía hạ lưu, sang địa phận huyện Vĩnh Tường - tỉnh Vĩnh Phúc vị trí cách trạm bơm Liễu Trì khoảng 60m phía hạ lưu, sau tuyến thẳng vượt qua đê tả sông Hồng khoảng 200m - Tuyến đường cao tốc Tp.Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây Bắt đầu Km4+000 (nút giao Vành đai II), tuyến theo hướng Bắc giao Vành đai III (theo quy hoạch) khoảng Km 8+750, vượt sông Đồng Nai vị trí khoảng Km12+566 cách cầu Đồng Nai khoảng 15km phía hạ lưu Đến địa phận tỉnh Đồng Nai, tuyến cắt QL51 phía Nam thị trấn Long Thành khoảng Km23+280, chạy dọc cảng hàng không quốc tế Long Thành (theo quy hoạch) qua địa phận huyện Long Thành, Nhơn Trạch, Cẩm Mỹ, Thống Nhất kết thúc điểm cuối (khoảng Km1829+800 QL1A) Cách ngã tư Dầu Giây hữu khoảng 2.7 Km phía Hà Nội - Tuyến đường Trường Sơn Đơng 65 - Tuyến đường tỉnh lộ 205 ( Km 276 -:- Km 295) 3.2 Phương pháp lựa chọn kết thực nghiệm Với cơng trình dạng tuyến kéo dài, địa hình vùng trung du, điểm GPS nằm tuyến có quy luật biến đổi tuyến tính ta lựa chọn phương pháp góc nghiêng mặt Elipsoid mặt geoid để thực nghiệm Cịn địa hình vùng núi ta lựa chọn phương pháp tính đến ảnh hưởng độ cao trung bình địa hình khu vực phương pháp chuyển độ cao GPS theo mặt Ellipsoid thi cơng (a) Với cơng trình đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai (Km48+360 -:Km80+000) vùng trung du, lựa chọn phương pháp tính phương pháp góc nghiêng mặt Elipsoid mặt Geoid Với chiều dài khoảng 30km (tính theo tọa độ GPS) Hình 1.17 Sơ đồ lưới GPS - Thủy chuẩn Nội Bài – Lào Cai 66 Lựa chọn hai điểm HNHB (mốc độ cao hạng I nhà nước) điểm GPS12 làm cặp điểm song trùng đưa vào thực nghiệm, sau ta lấy số liệu độ cao vừa nội suy đưa vào phần mềm DPSURVEY2.3 để bình sai kiểm tra lại Bảng 3.1 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ Tên S(km) điểm HNBH H(m) dN dH dh hnội suy 22.118 hthủy chuẩn Chênh lệch (∆) 23.384 GPS3A 4.133 12.057 -0.088 -10.06 -9.973 13.411 13.45 0.039 GPS4 6.692 13.755 -0.143 -8.363 -8.22 15.164 15.187 0.023 GPS5 8.486 29.574 -0.182 7.456 7.638 31.022 31.046 0.024 GPS6A 10.832 18.492 -0.232 -3.626 -3.394 19.99 19.991 0.001 GPS6 13.122 15.803 -0.281 -6.315 -6.034 17.35 17.341 -0.01 GPS8 18.548 22.979 -0.397 0.861 1.258 24.642 24.667 0.025 GPS9A 22.117 22.931 -0.473 0.813 1.286 24.67 24.693 0.023 GPS10 25.29 23.599 -0.541 1.481 2.022 25.406 25.432 0.026 GPS11 27.73 21.267 -0.593 -0.851 -0.258 23.126 23.144 0.018 GPS12 29.592 20.975 -0.633 -1.143 -0.51 22.874 22.874 S: khoảng cách tính theo tọa độ GPS Đánh giá độ lệch trung phương mo = ± [∆∆ ] n = ± 0.023 (m) *Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng IV ( 20 L ) Tuyến 1: HNBH, GPS3A, GPS4, GPS5, GPS6A, GPS6, GPS8, GPS9A, GPS10, GPS11, GPS12 67 Số đoạn đo N = 10 Chiều dài tuyến [S] = 38.000 (km) Sai số khép Wh = 0.000 (m) Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.123 (m) * Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng III (10 L ) Tuyến 1: HNBH, GPS3A, GPS4, GPS5, GPS6A, GPS6, GPS8, GPS9A, GPS10, GPS11, GPS12 Số đoạn đo N = 10 Chiều dài tuyến [S] = 38.000 (km) Sai số khép Wh = 0.0 (m) Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.062 (m) (b) Cơng trình cầu Vĩnh Thịnh ta lựa chọn phương pháp tính phương pháp góc nghiêng mặt Elipsoid mặt Geoid Với chiều dài khoảng 5,7km(tính theo tọa độ GPS) 68 Hình 1.18 Sơ đồ lưới GPS-Thuỷ chuẩn cầu Vĩnh Thịnh Lựa chọn hai điểm GPS01 điểm GPS05 làm cặp điểm song trùng đưa vào thực nghiệm, sau ta lấy số liệu độ cao vừa nội suy đưa vào phần mềm DPSURVEY2.3 để bình sai kiểm tra lại Bảng 3.2 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ Tên điểm S(km) H(m) dN dH dh hnội suy hthủy chuẩn Chênh lệch (∆) GPS01 11.479 12.946 GPS02 1.474 13.03 -0.002 1.551 1.553 14.499 14.527 -0.028 GPS03 2.384 14.37 -0.003 2.891 2.894 15.84 15.831 0.009 GPS04 3.309 10.786 -0.003 -0.693 -0.69 12.256 12.248 0.008 GPS05 5.695 16.214 -0.006 4.735 17.687 4.741 S: khoảng cách tính theo tọa độ GPS 69 Đánh giá độ lệch trung phương mo = ± [∆∆ ] n = ± 0.017 (m) *Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng IV ( 20 L ) Tuyến 1: GPS-1, GPS-2, GPS-3, GPS-4, GPS-5 Số đoạn đo N = Chiều dài tuyến [S] = 9.500 (km) Sai số khép Wh = 0.001 (m) Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.062 (m) * Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng III (10 L ) Tuyến 1: GPS-1, GPS-2, GPS-3, GPS-4, GPS-5 Số đoạn đo N = Chiều dài tuyến [S] = 9.500 (km) Sai số khép Wh = 0.001 (m) Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.038 (m) (c) Cơng trình đường cao tốc Tp.Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây Cơng trình ta thực nghiệm từ HLD19 đến HLD38, hai điểm cách gần 30km (tính theo tọa độ GPS) Lý chọn từ HLD19 đến HLD38 đoạn đoạn trung du có thay đổi độ cao, đoạn từ 70 HLD19 đầu tuyến vùng đồng Tương tự hai cơng trình ta lựa chọn phương pháp tính phương pháp góc nghiêng mặt Elipsoid mặt Geoid Hình 1.19 Sơ đồ lưới GPS-thủy chuẩn HCM-LT-DG Lựa chọn hai điểm HLD19 điểm HLD38 làm cặp điểm song trùng đưa vào thực nghiệm, sau ta lấy số liệu độ cao vừa nội suy đưa vào phần mềm DPSURVEY2.3 để bình sai kiểm tra lại 71 Bảng 3.3 Kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ Tên Điểm HLD19 HLD20 HLD21 HLD22 HLD23 HLD24 HLD25 HLD26 HLD27 HLD28 HLD29 HLD30 HLD31 HLD32 HLD33 HLD34 HLD35 HLD36 HLD37 HLD38 S(km) H dH dh dN hnội suy 1.16 1.554 1.961 5.23 8.237 11.812 11.966 13.473 13.608 16.375 17.225 21.072 21.699 25.113 25.495 28.871 29.057 30.151 29.549 7.34 8.573 9.385 9.84 27.396 44.305 43.444 42.096 58.39 58.152 63.323 72.68 85.118 81.179 114.856 113.512 179.591 182.865 210.301 194.813 1.233 2.045 2.5 20.056 36.965 36.104 34.756 51.05 50.812 55.983 65.34 77.778 73.839 107.516 106.172 172.251 175.525 202.961 187.473 0.000 1.217 2.024 2.473 19.985 36.853 35.944 34.594 50.868 50.628 55.761 65.107 77.493 73.545 107.176 105.827 171.860 175.132 202.553 187.073 0.000 0.016 0.021 0.027 0.071 0.112 0.160 0.162 0.182 0.184 0.222 0.233 0.285 0.294 0.340 0.345 0.391 0.393 0.408 0.400 8.016 9.233 10.040 10.489 28.001 44.869 43.960 42.610 58.884 58.644 63.777 73.123 85.509 81.561 115.192 113.843 179.876 183.148 210.569 195.089 hthủy chuẩn 8.016 9.163 10.008 10.468 28.043 44.913 43.898 42.554 58.858 58.582 63.709 73.078 85.48 81.551 115.272 113.887 179.892 183.101 210.595 195.089 Chênh lệch (∆) 0.000 0.070 0.032 0.021 -0.042 -0.044 0.062 0.056 0.026 0.062 0.068 0.045 0.029 0.010 -0.080 -0.044 -0.016 0.047 -0.026 S: khoảng cách tính theo tọa độ GPS Đánh giá độ lệch trung phương mo = ± [∆∆ ] n = ± 0.065 (m) *Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng IV ( 20 L ) Tuyến 1: HLD19, HLD20, HLD21, HLD22, HLD23, HLD24, HLD25, HLD26, HLD27, HLD28, HLD29, HLD30, HLD31, HLD32, HLD33, HLD34, HLD35, HLD36, HLD37, HLD38 72 - Số đoạn đo N = 19 - Chiều dài tuyến [S] = 63.890 (km) - Sai số khép Wh = 0.0 (m) - Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.16 (m) *Kết kiểm tra tuyến tính theo tiêu chuẩn đánh giá độ xác cho phép dẫn thủy chuẩn hạng III (10 L ) Tuyến 1: HLD19, HLD20, HLD21, HLD22, HLD23, HLD24, HLD25, HLD26, HLD27, HLD28, HLD29, HLD30, HLD31, HLD32, HLD33, HLD34, HLD35, HLD36, HLD37, HLD38 - Số đoạn đo N = 19 - Chiều dài tuyến [S] = 63.890 (km) - Sai số khép Wh = 0.0 (m) - Sai số khép cho phép Wh(gh) = 0.080 (m) Dựa vào kết thực nghiệm cơng trình ta có tổng kết sau: Bảng 3.4 Bảng tổng kết nội suy độ cao theo phương pháp góc nghiêng θ Vùng địa hình Trung du Trung du Trung du, miền núi Tên cơng trình Đường Cao tốc Hà Nội-Lào Cai Cầu Vĩnh Thịnh Đường Cao tốc HCM-LT-DG Độ cao khu vực (m) Sai số lớn (m) 12 -:- 30 0.039 0.062 0.123 11 -:- 16 -0.028 0.038 0.062 -:- 210 -0.08 0.08 0.16 Sai số cho phép hạng III hạng IV 73 KẾT LUẬN Trên sở tổng hợp lý thuyết hệ thống độ cao, loại dị thường độ cao phương pháp xác định chúng, luận văn triển khai phương pháp đo cao GPS cơng trình giao thơng theo cách xác định gián tiếp dị thường độ cao thông qua việc nội suy theo góc nghiêng mặt Geoid mặt Ellipsoid, số hiệu chỉnh địa hình, mặt Ellipsoid thi cơng từ điểm song trùng vừa có giá trị độ cao trắc địa, vừa có giá trị độ cao thủy chuẩn Chúng rút số kết luận sau: Ứng dụng đo cao GPS cơng trình gia thơng đem lại hiệu kinh tế rõ rệt thiết kế thi công cơng trình giao thơng Phương pháp có nhiều ưu điểm so với phương pháp đo cao truyền thống Hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật quy trình, quy phạm nghành đặt Kết tính tốn thực nghiệm cho thấy điều kiện cụ thể số liệu đo GPS đo thủy chuẩn cơng trình giao thơng đạt độ xác đo cao GPS tương đương với thủy chuẩn hạng III địa hình vùng trung du đồng bằng, dãn cách điểm khống chế khoảng 30km, với địa hình vùng núi đạt độ xác đo cao tương đương với độ cao hạng IV nhà nước Việc nội suy hiệu dị thường độ cao theo góc nghiêng mặt Geoid mặt Ellipsoid hoàn toàn thỏa mãn với yêu cầu đo cao quy trình quy phạm cơng trình giao thơng Các cơng trình có dạng tuyến kéo dài vùng trung du đồng bằng, cơng trình vượt sơng lớn, cơng trình qua bãi sình lầy sú vẹt sử dụng phương pháp hiệu Công tác thực hành đơn giản, khơng địi hỏi thao tác phức tạp 74 Từ kết đạt được, minh chứng cho khả sử dụng đo cao GPS với độ xác tương đương thủy chuẩn hạng III vùng đồng bằng, trung du tương đương thủy chuẩn hạng IV vùng núi nước ta, góp phần xây dựng sở lý thuyết thực tiễn cho việc triển khai rộng rãi phương pháp có nhiều ưu cơng tác đo cao xác nước ta Nếu việc sử dụng đo cao GPS tương đương với độ xác thủy chuẩn hạng III vùng đồng bằng, trung du tương đương thủy chuẩn hạng IV vùng núi khẳng định nhà nước cơng nhận có ý nghĩa lớn nhận thức thực tiển sản xuất, góp phần vào việc tăng xuất lao động, giảm chi phí nhiều so với việc đo cao theo phương pháp trước KIẾN NGHỊ Qua kết nghiên cứu đạt được, kiến nghị đưa phương pháp đo cao GPS bổ sung vào quy trình, quy phạm ngành Chúng mong muốn nhà trắc địa cơng trình quan tâm nghiên cứu bổ sung, điều chỉnh cần thiết để có sức thuyết phục chắn nhằm hoàn chỉnh sớm đưa vào sử dụng rộng rãi phương pháp xác định độ cao đại, có nhiều ưu tiềm điều kiện Việt Nam 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Nam Chinh, Nguyễn Duy Đô, Lê Văn Thủ, “Xác định số hiệu chỉnh địa hình đo cao GPS vùng núi có sử dụng mơ hình Geoid tồn cầu”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 18, Đại học MỏĐịa chất, Hà nội,14/11/2008 Đỗ Ngọc Đường (2004), Cơ sở trắc địa cao cấp, Hà Nội Đỗ Ngọc Đường (1996), Bài giảng Cơ sở Trắc địa vệ tinh (dùng cho cao học ngành Trắc địa), Hà Nội Phạm Hoàng Lân (2006), Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác đo cao GPS điều kiện Việt Nam”, Hà Nội Trần Viết Tuấn, “Tính chuyển độ cao điểm đo GPS hệ độ cao thi cơng cơng trình”, Tuyển tập cơng trình khoa học, kỷ niệm 40 năm thành lập khoa Trắc địa(1966-2006) Trần Viết Tuấn (2007), “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trắc địa cơng trình Việt nam”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Nguyễn Xuân Tùng, “Ứng dụng công nghệ GPS công tác đo thủy chuẩn vượt chướng ngại vật”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 18, Đại học Mỏ-Địa chất, Hà nội,14/11/2008 Bùi Quang Tuyền (2009), “Nghiên cứu triển khai đo cao GPS đạt độ xác hạng III khu vực Nam Trung Bộ”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia xây dựng lưới độ cao (2008), Hà Nội 10 Quy trình khảo sát đường ô tô 22 TCN 263-2000(2000), Hà Nội 11 DR.METIN SOYCAN, MSC.ARZU SOYCAN (2003), “Surface modeling for GPS-levelling geoid determination” ****** ... GPS khảo sát cơng trình giao thơng Việt nam, chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng đo cao GPS khảo sát cơng trình giao thơng” làm nội dung cho Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Nội dung nghiên cứu Chúng nghiên. .. như: đo cao hình học (đo cao thuỷ chuẩn), đo độ cao phương pháp lượng giác hay đo cao công nghệ GPS Như biết, đo cao thuỷ chuẩn phương pháp đo cao truyền thống có lịch sử đời sớm phương pháp đo cao. .. vào nghiên cứu phương pháp đo cao GPS, từ nghiên cứu phương pháp xác định độ cao chuẩn từ đo GPS, nghiên cứu phương pháp xác định độ cao chuẩn từ phương pháp nội suy dị thường độ cao kiểm chứng