Nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa công trình

-1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Tác giả luận văn Khuất Minh Hằng -2- MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mục lục MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ HỆ QUY CHIẾU VÀ HỆ TỌA ĐỘ 1.1 Hệ quy chiếu trắc địa 1.2 Hệ thống tọa độ 12 1.3 Hệ quy chiếu tọa độ Việt Nam 28 Chương - MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH 2.1 Mục đích đặc điểm thành lập 2.2 Yêu cầu độ xác lưới trắc địa cơng trình 32 32 43 2.3 Đặc điểm thành lập lưới thi cơng số loại cơng trình 49 2.4 Nhận xét 53 Chương – LỰA CHỌN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ CHO LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH 55 3.1 Yêu cầu chung lựa chọn hệ quy chiếu tọa độ cho lưới khống chế trắc địa cơng trình 55 3.2 Lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới trắc địa cơng trình đo cơng nghệ truyền thống 57 3.3 Lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới trắc địa cơng trình đo cơng nghệ GPS Chương - THỰC NGHIỆM 66 77 -3- 4.1 Thành lập modul chương trình tính chuyển tọa độ 77 4.2 Các tính tốn ứng dụng 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 94 95 -4- DANH MỤC CÁC BẢNG T.T Tên bảng Nội dung Trang Bảng 2.1 Yêu cầu kĩ thuật đo GPS cấp 42 Bảng 2.2 Sai số đo chuyển dịch giai đoạn xây dựng sử dụng cơng trình (đơn vị tính: mm) 48 Bảng 2.3 Sai số giới hạn đo chuyển dịch độ xác cấp đo 49 Bảng 2.4 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới tam giác thủy công 52 Bảng 2.5 Cấp hạng xây dựng cơng trình thủy điện 52 Bảng 3.1 Số hiệu chỉnh chiếu cạnh đo lên mặt Ellipsoid mặt phẳng 59 Bảng 4.1 Tọa độ vng góc không gian điểm lưới thi công thủy điện Nước Nát 84 Bảng 4.2 Tọa độ cơng trình điểm đo nối 85 Bảng 4.3 So sánh chiều dài cạnh sau tính chuyển 87 10 Bảng 4.4 Tọa độ điểm lưới tam giác hạng IV (GPS) Hệ tọa độ VN-2000, L0 = 1080 30’, UTM (trước tính chuyển H0 = 0) 89 11 Bảng 4.5 So sánh chiều dài cạnh trước tính chuyển 89 12 Bảng 4.6 So sánh chiều dài cạnh sau tính chuyển 91 -5- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ T.T Tên hình vẽ Nội dung Trang Hình 1.1 Hệ toạ độ 15 Hình 1.2 Hệ toạ độ thiên văn 16 Hình 1.3 Hệ toạ độ trắc địa 17 Hình 1.4 Tam giác định vị 17 Hình 1.5 Hệ toạ độ vng góc khơng gian địa tâm 19 Hình 1.6 Hệ toạ độ địa diện xích đạo 20 Hình 1.7 Hệ toạ độ địa diện chân trời 21 Hình 1.8 Phép chiếu Gauss-Kruger 23 Hình 1.9 Đặc trưng phép chiếu Gauss-Kruger 25 10 Hình 1.10 Hệ toạ độ vng góc phẳng x, y phép chiếu U.T.M 27 11 Hình 2.1 Phận loại lưới khống chế trắc địa mặt 33 12 Hình 2.2 Liên kết điểm 39 13 Hình 2.3 Liên kết cạnh 39 14 Hình 2.4 Liên kết cạnh điểm 40 15 Hình 2.5 Xác lập u cầu độ xác cho cơng tác trắc địa thi cơng 47 16 Hình 3.1 Chiếu cạnh đo xuống mặt Ellipsoid 57 17 Hình 3.2 Chiếu cạnh từ Elipxoid lên mặt phẳng 59 18 Hình 3.3 Quy trình tính chuyển tọa độ 62 19 Hình 3.4 Biến đổi đồng dạng theo độ cao mặt chiếu 66 20 Hình 3.5 Hệ toạ độ địa diện chân trời P0-xyz 71 21 Hình 3.6 Quan hệ hai hệ toạ độ vng góc phẳng 73 22 Hình 4.1 Sơ đồ lưới khống chế thi công thủy điện Nước Nát 84 23 Hình 4.2 Sơ đồ lưới thi cơng Nhà máy thủy điện Nà Hang 88 -6- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lưới trắc địa cơng trình có u cầu khác biệt so với dạng lưới khác (về mục đích thành lập, yêu cầu độ xác) Mặt khác lưới trắc địa cơng trình khống chế phạm vi hẹp Do vậy, hệ quy chiếu phải chọn hệ quy chiếu mặt phẳng phải chọn phép biến đổi phù hợp đưa mặt ellipsoid mặt phẳng cho bị biến dạng Hiện nay, với khoa học công nghệ phát triển, việc đo đạc thành lập lưới khống chế trắc địa cơng trình thành lập giải pháp công nghệ khác đo máy quang đo, máy toàn đạc điện tử máy GPS Với kỹ thuật đo đạc thành lập lưới khống chế trắc địa cơng trình, cần phải chọn hệ quy chiếu hệ tọa độ hợp lý ứng với công nghệ thiết bị Trong thực tế thiết kế lưới trắc địa cơng trình Việt Nam, chưa quan tâm mức tới việc lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho mục đích Trắc địa cơng trình Điều gây trở ngại thiết kế thi cơng xây dựng cơng trình Vì vậy, nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình việc làm cần thiết Mục đích đề tài Nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình trường hợp cụ thể Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đề tài luận văn sâu nghiên cứu phương pháp chọn hệ quy chiếu hệ tọa độ hợp lý cho lưới khống chế mặt trắc địa cơng trình có lưu ý tới thiết bị kỹ thuật đo đạc dùng thực tế sản xuất -7- Nội dung nghiên cứu đề tài Để đạt mục tiêu đề ra, nội dung đề tài bao gồm: - Nghiên cứu tổng quan hệ quy chiếu hệ tọa độ - Nghiên cứu mục đích, đặc điểm, yêu cầu độ xác lưới khống chế trắc địa cơng trình - Nghiên cứu lựa chọn hệ tọa độ mặt chiếu cho lưới khống chế trắc địa công trình - Lập trình xử lý số liệu tính toán thực nghiệm để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu từ lý thuyết đến thực tiễn, từ đánh giá vướng mắc tồn thực tế sản xuất, kiểm chứng kết nghiên cứu tính tốn thực nghiệm, cụ thể là: - Nghiên cứu lý thuyết tổng quan việc xây dựng sử dụng hệ quy chiếu hệ tọa độ trắc địa - Nghiên cứu lưới khống chế mặt trắc địa cơng trình, đặc biệt nội dung công tác trắc địa giai đoạn khảo sát – thiết kế, thi công xây dựng khai thác sử dụng cơng trình - Kiến nghị giải pháp hợp lý để chọn hệ quy chiếu hệ tọa độ hợp lý cho lưới khống chế trắc địa công trình thành lập mạng lưới khống chế sở trắc địa cơng trình Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Trong thực tế sản xuất nước ta nay, việc sử dụng hệ quy chiếu hệ tọa độ có khu vực xây dựng cơng trình có nhiều điểm bất cập khơng thống Điều xảy nhiều nguyên nhân: -8- Về người: Đa số cán kỹ thuật làm công tác trắc địa cơng trình xây dựng chưa đào tạo theo yêu cầu cần thiết Phía nhà quản lý lại thường không am hiểu sâu yêu cầu tài liệu số liệu trắc địa khảo sát, thiết kế thi công xây dựng cơng trình Về trang thiết bị: Trong thực tế sản xuất, nhiều đơn vị thi công trọng trang bị máy móc thiết bị cơng nghệ Tuy nhiên, việc đào tạo cán có trình độ chun mơn tương xứng để làm chủ thiết bị công nghệ tiên tiến lại chưa đồng Thậm chí số đơn vị cịn sử dụng thiết bị đo đạc công nghệ cũ, lạc hậu sử dụng máy móc thiết bị cơng nghệ có tính kỹ thuật khơng phù hợp yêu cầu Về văn pháp quy: Hiện nay, chưa có văn pháp quy thống cho cơng tác trắc địa cơng trình nói chung, mà có quy định kỹ thuật riêng cho ngành (Xây dựng, Thủy lợi, Giao thông …) Các văn lại có nội dung chồng chéo, điều khoản không phù hợp với thực tế sản xuất Có điều khoản bắt buộc điều khoản nửa bắt buộc, gây khó khăn cho việc vận dụng văn pháp quy vào thực tế sản xuất Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình có ý nghĩa khoa học thực tiễn sâu sắc, góp phần nâng cao hiệu sử dụng mạng lưới tọa độ có khu vực xây dựng hết bảo đảm chất lượng thi cơng cơng trình xây dựng Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần: Mở đầu, chương, phần Kết luận Được trình bày 96 trang với 23 hình 12 bảng -9- Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ QUY CHIẾU VÀ HỆ TOẠ ĐỘ 1.1 HỆ QUY CHIẾU TRẮC ĐỊA Như biết phạm vi toàn cầu, châu lục, khu vực hay quốc gia phải xây dựng hệ quy chiếu toạ độ - độ cao phù hợp với phạm vi lãnh thổ xét hệ thống điểm toạ độ - độ cao có mật độ phù hợp với mục đích sử dụng Như vậy, có khái niệm cần phân biệt: hệ quy chiếu toạ độ cao độ (gọi tắt hệ quy chiếu) hai hệ thống điểm toạ độ độ cao (gọi tắt lưới Trắc địa) hệ quy chiếu 1.1.1 Hệ quy chiếu Xác định hệ quy chiếu tức xác định gốc toạ độ hệ trục sở toạ độ để dựa vào biểu diễn tất điểm không gian Một hệ quy chiếu gọi phù hợp với phạm vi lãnh thổ xét đạt tiêu chuẩn [3]: - Một là, có độ lệch nhỏ theo nghĩa tốn học mơ hình tốn học không gian vật lý giới thực; - Hai là, thuận tiện sử dụng thực tiễn có lưu ý tới tập quán hình thành từ lịch sử tính phổ cập giới; - Ba là, dễ dàng tính tốn chuyển đổi với hệ quy chiếu sử dụng mà đặc biệt hệ quy chiếu toàn cầu hành Hiện nay, người ta thường áp dụng dạng thể hệ quy chiếu, dạng có vai trị chủ đạo nhóm tốn khác nhau, cụ thể là: Hệ quy chiếu vng góc khơng gian: hệ thống gồm điểm gốc toạ độ trục toạ độ X,Y,Z xác định không gian Euclide chiều Hệ quy - 10 - chiếu sử dụng đo đạc vệ tinh toán trắc địa phạm vi toàn cầu Hệ quy chiếu mặt ellipsoid: hệ thống bao gồm điểm tâm ellipsoid, bán trục ellipsoid, toạ độ chiều vĩ độ B, kinh độ L độ cao H (hệ toạ độ Trắc địa) Hệ quy chiếu coi mơ hình tốn học bề mặt trái đất, sử dụng toán phạm vi rộng bề mặt trái đất thiên văn, định vị, đạo hàng, điều kiển đạn đạo, v.v… Thông thường, ellipsoid xác định tính chuyển đổi từ hệ quy chiếu (X,Y,Z) sang hệ quy chiếu (B,L,H) ngược lại Hệ quy chiếu mặt phẳng: hệ thống xác định nhờ phép biến đổi từ hệ quy chiếu mặt ellipsoid mặt phẳng nhằm mục đích biểu diễn bề mặt trái đất lên mặt phẳng Hệ quy chiếu mặt phẳng bao gồm điểm gốc tọa độ trục tung x trục hồnh y Có nhiều phép biến đổi hệ quy chiếu (B,L) (x,y) Hệ quy chiếu mặt phẳng sử dụng chủ yếu cho mục đích thành lập loại đồ Tuy có dạng thể phổ biến hệ quy chiếu chuyển đổi sang nên tốn xác định hệ quy chiếu đưa dạng tổng quát sau: 1- Xác định ellipsoid quy chiếu có kích thước phù hợp (bán trục lớn a bán trục nhỏ b, bán trục lớn a độ dẹt f=(a-b)/a), định vị phù hợp không gian thông qua việc xác định toạ độ tâm ellipsoid (X0, Y 0, Z0) hệ toàn cầu Đối với Ellipsoid Tồn cầu cịn phải xác định tham số vật lý số trọng lực GM, khối lượng trái đất M, tốc độ quay trái đất , trọng lực thường U0, giá trị trọng lực thường xích đạo e cực P - 82 - P4=Q3*Q4 Y1=SMO*P1*(1.D0+P2+P3+P4)+500000.D0 XX(i)=X1 YY(i)=Y1 CONTINUE 4.1.5 Modul tính chuyển toạ độ theo Helmert Do 11 i=1,nst X0=X0+X1(I)/NST Y0=Y0+Y1(I)/NST 11 Continue DO 12 I=1,NST X1(I)=X1(I)-X0 Y1(I)=Y1(I)-Y0 12 CONTINUE Call dSHC(nst) Call dGPTC(iv) pvv=RNM(15) Xxo=RLV(1) Yyo=RLV(2) P=RLV(3) Q=RLV(4) AFA=DATAN(Q/P) TM=DSQRT(P*P+Q*Q) CALL DNDAO(IV) ss=dsqrt(pvv/(2.0d0*nst-4.0d0)) sxo=ss*Dsqrt(RNM(1)) syo=ss*Dsqrt(RNM(3)) safa=ss*Dsqrt(RNM(6)) sm=ss*Dsqrt(RNM(10)) DO 21 J=NST+1,NST+ND XT1=X1(J)-X0 - 83 - YT1=Y1(J)-Y0 X2(J)=XXO+XT1*P-YT1*Q Y2(J)=YYO+YT1*P+XT1*Q 21 CONTINUE 4.1.6 Modul tính chuyển toạ độ XYH sang toạ độ trắc địa BLH DO J=1,NXD P=DSQRT(X*X+Y*Y) BO=DATAN(Z/(P*(1.D0-E2))) 99 BO=BO+VB1 SNO=(A*A)/(DSQRT(A*A*DCOS(BO)*DCOS(BO)+SB*SB* * DSIN(BO)*DSIN(BO))) H=P/DCOS(BO)-SNO B=DATAN((Z/P)*(1.D0/(1.D0-E2*SNO/(SNO+H)))) VB=B1-BO1 IF(VB.LE.0.000000000001.AND.VB.GE.-0.000000000001) GOTO 200 GOTO 99 200 SL=DATAN(Y/X) IF(X.LT.0.AND.Y.GT.0) SL=SL+PI CONTINUE 4.2 CÁC TÍNH TỐN ỨNG DỤNG 4.2.1 Tính chuyển toạ độ lưới GPS hệ toạ độ cơng trình CT-2 Mạng lưới lấy làm thực nghiệm lưới thi công thủy điện Nước Nát nằm sông Nước Nát, thuộc địa phận xã Trà Bui, huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam Mạng lưới gồm 08 điểm (Hình 4.1) có kí hiệu 13443, GPS1, GPS-2, IV-01, IV-02, IV-03, IV-04, IV-05 đo cơng nghệ GPS, điểm 13443, GPS-1, GPS-2 điểm đo nối, có toạ độ mặt đất Sau đo đạc, lưới bình sai theo hệ quy chiếu không gian với Ellipsoid chọn WGS-84 quốc tế Kết thống kê bảng 4.1 - 84 - GPS-1 GPS-2 IV-05 IV-04 IV-02 13443 IV-03 IV-01 Hình 4.1- Sơ đồ lưới khống chế thi công thủy điện Nước Nát Bảng 4.1 - Tọa độ vng góc khơng gian điểm lưới thi cơng thủy điện Nước Nát STT Tọa độ vng góc khơng gian Tên điểm X Y Z 01 13443 -1912549.4620 5847476.9090 1677104.1390 02 GPS-1 -1906003.9600 5849177.4490 1678782.4900 03 GPS-2 -1905049.3840 5849763.6260 1677883.3930 04 IV-01 -1903465.9850 5850941.0430 1676237.6550 05 IV-02 -1904064.8580 5850638.0860 1676781.9570 06 IV-03 -1905020.1410 5850172.4290 1676946.4200 07 IV-04 -1904522.5620 5850154.0340 1677375.9500 08 IV-05 -1904479.3350 5849961.1790 1677770.2020 Các điểm đo nối 13443, GPS-1 GPS-2 có tọa độ cơng trình, xác định hệ toạ độ VN-2000, múi chiếu 0, kinh tuyến trung ương 1070 30’ 00”, độ cao mặt cơng trình 260m (Bảng 4.2) Trước hết, thực tính chuyển toạ độ điểm GPS hệ toạ độ vng góc khơng gian địa diện chân trời, với điểm gốc hệ địa diện chọn điểm trọng tâm mạng lưới Kết thu sau: - 85 - Bảng 4.2 - Tọa độ công trình điểm đo nối STT Tên điểm x y 01 13443 1697213.779 565655.199 02 GPS-1 1698923.891 558900.776 03 GPS-2 1697984.907 557813.990 KET QUA TINH CHUYEN TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN SANG TOA DO DIA DIEN LUOI GPS HANG IV THUY DIEN NUOC NAT - TRA MY - QUANG NAM ======================o0o======================= BANG 1- TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN CUA CAC DIEM HE TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN ELIPXOID : WGS-84 |=================================================================| | TT | TEN DIEM | X (m) | Y (m) | Z (m) | | -| | -| | -| | | 13443 | -1912549.4620 | 5847476.9090 | 1677104.1390 | | | GPS-1 | -1906003.9600 | 5849177.4490 | 1678782.4900 | | | GPS-2 | -1905049.3840 | 5849763.6260 | 1677883.3930 | | | IV-01 | -1903465.9850 | 5850941.0430 | 1676237.6550 | | | IV-02 | -1904064.8580 | 5850638.0860 | 1676781.9570 | | | IV-03 | -1905020.1410 | 5850172.4290 | 1676946.4200 | | | | | IV-04 IV-05 | -1904522.5620 | | -1904479.3350 | 5850154.0340 | 5849961.1790 | 1677375.9500 | 1677770.2020 | =================================================================== BANG 2- THANH QUA TOA DO TRAC DIA HE TOA DO TRAC DIA ELIPXOID : WGS-84 |==================================================================| | TT | TEN DIEM | B ( d p g ) | L ( d p g ) | H (m) | | -| | | -| | | | 13443 | 15 20 46.12604 | 108 41.40860 | 143.767 | | | GPS-1 | 15 21 42.35303 | 108 55.09532 | 188.172 | | | GPS-2 | 15 21 11.89218 | 108 18.57685 | 202.389 | | | IV-01 | 15 20 14.84052 | 108 15.88166 | 373.944 | | | IV-02 | 15 20 32.80173 | 108 38.11568 | 418.811 | | | IV-03 | 15 20 39.22748 | 108 13.40076 | 320.493 | | | IV-04 | 15 20 54.18003 | 108 57.72962 | 268.746 | | | IV-05 | 15 21 | 108 58.35310 | 183.369 | 8.24331 |==================================================================| - 86 - TOA TOA TOA BAN DO TRAC DIA B CUA GOC DIA DIEN: 15 20 53.70804 DO TRAC DIA L CUA GOC DIA DIEN: 108 37.32020 DO TRAC DIA H CUA GOC DIA DIEN: 262.4615 (m) KINH VONG THANG DUNG THU NHAT QUA GOC DIA DIEN: 6379633.1893 (m) BANG 3- THANH QUA TOA DO DIA DIEN =========================================================== | T | | | TEN | DIEM | | T | T O A D O | | | x (m) | y (m) | z (m) | | -| | | | | | | 13443 | -231.9108 | 7280.4733 | -122.8527 | | | GPS-1 | 1495.2376 | | | GPS-2 | 558.9451 | | | IV-01 | -1194.6021 | | | IV-02 | -642.5662 | | | IV-03 | -445.0959 | | | | IV-04 | IV-05 | | 14.5379 446.8083 | | 530.1464 | -74.4874 | -559.0479 | -60.1213 | -2429.2720 | 110.9070 | -1766.0127 | 156.0722 | -713.4763 | 57.9763 | -1180.8869 -1162.2527 | | 6.1756 -79.2140 | | =========================================================== Sử dụng điểm song trùng 13443, GPS-1 GPS-2 để tính chuyển toạ độ địa diện điểm toạ độ cơng trình nhờ phép chuyển đổi Helmert Kết thu sau: KET QUA TINH CHUYEN TOA DO PHANG (P.P HELMERT) ====================o0o====================== Bang 1- TOA DO CAC DIEM SONG TRUNG ================================================================ | TEN | | DIEM | | | | | Toa he X1 (m) | Y1 (m) | | Toa he X2 (m) | Y2 (m) | | | | -| | -| | | | 13443 | GPS-1 | -231.911 | 1495.237 | 7280.473 | 1697213.779 | 565655.199 | 530.146 | 1698923.891 | 558900.776 | | GPS-2 | 558.945 | -559.048 | 1697984.907 | 557813.990 | |==============================================================| - 87 - Bang 2- CAC THAM SO TINH CHUYEN VA SAI SO ==================================================== | Tham so | Gia tri | Sai so | Ghi chu | | -| -| -| | | X0 (m) | 1698040.859 | 0136 | | | Y0 (m) | 560789.988 | 0136 | | | 359 51 21.6 | 0000 | | | 0000 | | | ALFA | M0 99996549 | |==================================================| Sai so trung phuong so don vi mo= 0236 Bang 3- THANH QUA TINH CHUYEN TOA DO ================================================================ | TEN | Toa he | Toa he | | DIEM | | | | | X1 (m) | Y1 (m) | X2 (m) | Y2 (m) | | | -| | -| | | IV-01 | -1194.602 | -2429.272 | 1696226.720 | 555948.238 | | IV-02 | -642.566 | -1766.013 | 1696780.402 | 556610.084 | | IV-03 | -445.096 | -713.476 | 1696980.510 | 557662.085 | | | IV-04 | IV-05 | 14.538 | 446.808 | -1180.887 | 1697438.952 | 557193.537 | -1162.253 | 1697871.253 | 557211.084 | |==============================================================| Sử dụng máy toàn đạc điện tử TC-805L với độ xác đo góc m = 1” độ xác đo cạnh mS = 2mm+2ppm để đo kiểm tra số cạnh So sánh chiều dài cạnh đo máy TC-805L với chiều dài cạnh lưới sau tính chuyển, kết thống kê bảng 4.3 Bảng 4.3- So sánh chiều dài cạnh sau tính chuyển Tên cạnh Cạnh đo máy TC-805L Cạnh sau tính chuyển Sai khác (∆S) (mm) IV-02 - IV-01 862.898 862.904 -6 1:143.800 IV-02 - IV-03 1070.871 1070.864 +7 1:153.000 IV-03 – IV-04 655.516 655.520 -4 1:163.700 IV-03 – IV-05 998.415 998.411 +4 1:249.600  S S - 88 - Các kết bảng cho thấy, chiều dài cạnh sau tính chuyển phù hợp với chiều dài thực chúng mặt đất Sự sai khác đảm bảo tính chất quan trọng biến dạng chiều dài cạnh lưới khống chế thi công so với chiều dài thực mặt đất nằm hạn sai cho phép 4.2.2 Tính chuyển toạ độ phẳng hệ toạ độ cơng trình CT-1 Mạng lưới lấy làm thực nghiệm mạng lưới thi công xây dựng nhà máy thủy điện Nà Hang nằm hai suối Nà Hang suối Trà Cân, nhánh sông Trà Bồng thuộc địa phận xã Trà Thuỷ, huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi Cơng trình thuỷ điện Nà Hang xây dựng loại cơng trình đập dâng tạo hồ chứa điều tiết khai thác cột nước địa hình để phát điện Mạng lưới khống chế thi cơng xây dựng nhà máy thủy điện Nà Hang bao gồm 06 điểm tam giác hạng IV đo công nghệ GPS Sơ đồ lưới bố trí Hình 4.2 GPS-01 GPS-02 GPS-03 GPS-04 GPS-05 GPS-06 Hình 4.2 - Sơ đồ lưới thi công Nhà máy thủy điện Nà Hang Mạng lưới GPS bình sai theo hệ quy chiếu chọn Ellipsoid WGS-84 bề mặt chiếu H0=0 m, phép chiếu UTM, kinh tuyến trung ương 1080 30’, hệ tọa độ VN-2000, múi chiếu 30 Kết thống kê bảng sau: - 89 - Bảng 4.4- Tọa độ điểm lưới tam giác hạng IV (GPS) 0 Hệ tọa độ VN-2000, L0 = 108 30’, UTM (trước tính chuyển H0 = 0) STT Tọa độ Tên điểm x(m) y(m) Độ cao h(m) 01 GPS-01 1692528.714 547265.576 579.315 02 GPS-02 1692293.251 546756.045 627.975 03 GPS-03 1691799.741 552410.733 547.012 04 GPS-04 1691630.698 552301.469 587.431 05 GPS-05 1690553.961 553097.254 497.136 06 GPS-06 1688814.612 553371.867 52.709 Sử dụng máy toàn đạc điện tử TC-805L để đo kiểm tra số cạnh So sánh chiều dài cạnh đo máy TC-805L với chiều dài cạnh lưới tam giác hạng IV đo GPS, kết thống kê Bảng 4.5 Bảng 4.5 - So sánh chiều dài cạnh trước tính chuyển  Tên cạnh Cạnh đo máy TC-805 Cạnh trước tính chuyển (GPS) Sai khác(∆S) (mm) GPS 01 - GPS 02 561.377 561.306 +71 1:7.900 GPS 03 - GPS 04 201.303 201.281 +22 1:9.200 GPS 05 - GPS 06 1761.096 1760.894 +202 1:8.700 S S Theo kết Bảng 4.5 độ biến dạng chiều dài cạnh GPS  vượt hạn sai cho phép  S   S  Max = 1 m  >  S   (theo đề cương 7.900  S  gh 70.000 phương án kỹ thuật Dự án) Nguyên nhân kinh tuyến trung ương chọn xử lý lưới chưa phù hợp với cơng trình, đồng thời giá trị toạ độ nhận phần mềm bán kèm theo máy cho giá trị mặc định bề mặt elipsoid quy chiếu (H=0m) Sự biến dạng làm cho lưới khống chế thi công không đáp ứng độ xác bố trí cơng trình - 90 - Mặt khác, chênh cao hạng mục nhà máy thuỷ điện Nà Hang lớn nhằm mục đích lợi dụng cột nước cao để tạo lượng Độ cao trung bình thuỷ điện Nà Hang 480m, tọa độ điểm lưới tam giác hạng IV sau bình sai cần dịch chuyển gần với cơng trình múi chiếu có kinh tuyến trung ương 108015’, đồng thời tính chuyển lên bề mặt chiếu có độ cao trung bình khu vực xây dựng Sử dụng thuật tốn quy trình tính chuyển toạ độ độ cao mặt chiếu trình bày Chương 3, mục 3.2.3 để tính chuyển tọa độ điểm tam giác hạng IV hệ tọa độ cơng trình với độ cao mặt chiếu Hm = 480 m Kết tính chuyển tọa độ thu sau: KET QUA TINH CHUYEN TOA DO PHANG TRONG CUNG HE QUY CHIEU LUOI GPS HANG IV THUY DIEN NA HANG - QUANG NGAI ========================== ================================================================= | T | TEN | TOA DO | | T | DIEM | TRAC DIA | HE TOA DO VN-2000 108 30 00 | 108 15 | 00 | | -| | | | | GPS01 | | 15 18 15.14232 | 1692528.714 108 56 24.51121 | 547265.576 | 1692598.707 | 574113.002 | | | | -| | | | | | | | GPS02 | 15 18 | 108 56 7.51454 | 1692293.251 | 1692362.630 | 7.41444 | | | 546756.045 573603.684 | | -| | | | | | | | GPS03 | | 15 17 51.06610 | 1691799.741 108 59 16.93609 | 552410.733 | 1691875.575 | | | 579259.599 | | -| | | | | | | | GPS04 | | 15 17 45.57400 | 1691630.698 108 59 13.26068 | 552301.469 | 1691706.386 | | | 579150.517 | | -| | | | | | | | GPS05 | | 15 17 10.48213 | 1690553.961 108 59 39.85430 | 553097.254 | 1690630.437 | | | 579947.636 | | -| | | | | | | | GPS06 | | 15 16 13.86921 | 1688814.612 108 59 48.92601 | 553371.867 | 1688891.197 | 580224.282 | | ================================================================= - 91 - - KINH TUYEN TRUNG UONG TRUOC TINH CHUYEN : 108 30 00 DO CAO MAT CHIEU : M - KINH TUYEN TRUNG UONG SAU TINH CHUYEN : 108 15 00 DO CAO MAT CHIEU : 480 M - MUI CHIEU DO ELLIPSOID : WGS-84 Từ tọa độ điểm sau tính chuyển, so sánh chiều dài số cạnh đo máy toàn đạc điện tử TC-805L với chiều dài cạnh lưới tam giác hạng IV sau tính chuyển (Bảng 4.6): Bảng 4.6 - So sánh chiều dài cạnh sau tính chuyển  Tên cạnh Cạnh đo máy TC-805 Cạnh sau tính chuyển (GPS) Sai khác(∆S) (mm) GPS 01- GPS 02 561.377 561.371 +6 1:93.000 GPS 03- GPS 04 201.303 201.305 -2 1:100.600 GPS 05- GPS 06 1761.096 1761.104 -8 1:220.100 GPS 05- GPS 04 1339.063 1339.054 +9 1:148.700 S S Kết bảng 4.6 cho thấy: biến dạng chiều dài cạnh giảm  đáng kể, cạnh có độ biến dạng lớn  S   S  Max = m 1 <  S   93000  S  gh 70000 Sự sai khác đảm bảo tính chất quan trọng biến dạng chiều dài cạnh lưới tam giác hạng IV so với chiều dài thực mặt đất nằm hạn sai cho phép - 92 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết thực đề tài “Nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình”, rút kết luận kiến nghị sau đây: 1- Lưới khống chế trắc địa cơng trình thường có yêu cầu độ xác cao lại khống chế phạm vi hẹp, đo đạc phương pháp cơng nghệ khác Vì vậy, lưới trắc địa cơng trình có biến dạng nhỏ so với kích thước thật mặt đất khả việc lựa chọn hệ quy chiếu toạ độ hợp lý cho hệ thống lưới khống chế cần thiết 2- Lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình tức phải lựa chọn phép biến đổi phù hợp để xác định toạ độ phẳng điểm lưới khống chế cho đáp ứng yêu cầu sau đây: a- Lưới khống chế trắc địa cơng trình có biến dạng nhỏ so với kích thước thật bề mặt đất b- Phù hợp với phương pháp, phương tiện đo đạc thành lập lưới trắc địa cơng trình c- Thủ tục tính chuyển phải đơn giản để giảm thiểu sai số q trình tính chuyển tọa độ Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đề tài cho thấy: hệ quy chiếu lưới trắc địa cơng trình lựa chọn theo đề xuất Luận văn đáp ứng đầy đủ yêu cầu nói 3- Vị trí độ cao điểm gốc Hệ toạ độ vng góc khơng gian địa diện chân trời lựa chọn linh hoạt, có bề mặt toạ độ x,y trùng với mặt phẳng chân trời điểm gốc, lại có quan hệ đơn giản với hệ toạ độ vng - 93 - góc khơng gian địa tâm Đây điều kiện thuận lợi để chuyển đổi toạ độ vệ tinh GPS toạ độ phẳng dùng trắc địa cơng trình 4- Khi thành lập lưới khống chế trắc địa công trình, sử dụng phương pháp thể loại công nghệ đo đạc khác Nếu lập lưới trắc địa cơng trình phương pháp đo mặt đất truyền thống nhờ máy toàn đạc điện tử, nên sử dụng hệ quy chiếu toạ độ CT-1; lập lưới trắc địa cơng trình cơng nghệ GPS, nên sử dụng hệ quy chiếu toạ độ CT-2 để tính chuyển toạ độ điểm hệ toạ độ phù hợp với cơng trình - 94 - DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Quang Phúc, Hoàng Thị Minh Hương, Khuất Minh Hằng (2011), “Nghiên cứu phương pháp tính chuyển toạ độ lưới GPS hệ toạ độ thi cơng cơng trình” Tạp chí KHKT Mỏ-Địa chất, số 35, tr 38-42 - 95 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Nam Chinh, Đỗ Ngọc Đường (2007), “Công nghệ GPS”, Bài giảng cho sinh viên chuyên ngành Trắc địa Cục Đo đạc Bản đồ- Bộ Tài nguyên Môi trường (2007), “Hướng dẫn sử dụng tham số tính chuyển từ Hệ toạ độ quốc tế WGS-84 sang Hệ toạ độ quốc gia VN-2000 ngược lại” Trần Bạch Giang (2003), “Giới thiệu hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia Việt Nam” Trần Khánh (2007), “Nghiên cứu phương pháp thành lập xử lý số liệu mạng lưới hỗn hợp GPS-Mặt đất trắc địa cơng trình” Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ (Bộ Giáo dục Đào tạo), mã số B2005-36-77 Nguyễn Quang Phúc (2008), “Những lưu ý sử dụng toạ độ Nhà nước Trắc địa cơng trình” Tạp chí KHCN Xây dựng, số 4, tr 47-50 Nguyễn Quang Phúc (2010), “Cơ sở Trắc địa cơng trình” Bài giảng cho sinh viên chuyên ngành Trắc địa, Đại học Mỏ-Địa chất Nguyễn Quang Phúc (2010), “Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp thành lập xử lý số liệu lưới khống chế thi cơng cơng trình xây dựng điều kiện Việt Nam” Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ (Bộ Giáo dục Đào tạo), mã số B2008-02-52 TCXDVN 309:2004, Công tác trắc địa xây dựng cơng trình - u cầu chung TCXDVN 364:2006, Tiêu chuẩn kỹ thuật đo xử lý số liệu GPS Trắc địa cơng trình - 96 - 10 Nguyễn Quang Thắng (2005), “Nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng tác trắc địa xây dựng cơng trình có chiều cao lớn” Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ (Bộ Giáo dục Đào tạo), mã số B2003-36-53 11 Tổng cục Địa (1999), “Xây dựng Hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia VN-2000” 12 Tổng cục Địa (2001), Thơng tư “Hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia VN-2000”, số 973/2001/TT-TCĐC 13 Trung tâm Thông tin - Lưu trữ tư liệu Địa (2001), Tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình Geotools 1.2 14 Trần Viết Tuấn (2007), “Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ xác thành lập lưới GPS trắc địa cơng trình” Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ (Bộ Giáo dục Đào tạo), mã số B2005-36-75 ... cơng trình Vì vậy, nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc địa cơng trình việc làm cần thiết Mục đích đề tài Nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới khống chế trắc. .. – LỰA CHỌN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ CHO LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH 55 3.1 Yêu cầu chung lựa chọn hệ quy chiếu tọa độ cho lưới khống chế trắc địa cơng trình 55 3.2 Lựa chọn. .. 55 3.2 Lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới trắc địa cơng trình đo công nghệ truyền thống 57 3.3 Lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý cho lưới trắc địa cơng trình đo công nghệ GPS Chương -