Nghiên cứu bài toán bình sai kết cấu địa chính

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT ĐINH THỊ THU NGHIÊN CỨU BÀI TỐN BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI -2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT ĐINH THỊ THU NGHIÊN CỨU BÀI TỐN BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa Mã số: 60.52.85 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Thùy Dương HÀ NỘI -2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2013 TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐINH THỊ THU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận văn ……9 Lời cảm ơn ………………………………………………….….9 CHƯƠNG CƠ SỞ CỦA VIỆC LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI TRONG BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH 11 1.1 Khái niệm bình sai kết cấu địa 11 1.2 Khảo sát phương pháp bình sai cơng tác đo đạc .12 1.2.1 Phương pháp bình sai gián tiếp 13 1.2.2 Phương pháp bình sai điều kiện 22 CHƯƠNG CHỨC NĂNG CỦA BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH TRONG MODUL CADASTRAL EDITOR 27 2.1 Giới thiệu Survey Analyst- Cadastral Editor 27 2.2 Kết cấu địa 27 2.2.1 Job kết cấu địa 29 2.2.2 Tạo 30 2.2.3 Kết cấu địa 30 2.2.4 Lớp kết cấu địa 31 2.2.5 Bình sai kết cấu địa 32 2.2.5.1 Tổng quan bình sai 32 2.2.5.2 Trung bình trọng số 32 2.2.5.3 Các điểm khống chế 33 2.2.5.4 Bình sai 34 2.2.5.5 Vùng bình sai 36 2.2.6 Hiệu chỉnh lớp đối tượng 36 2.2.7 Các phép nắn 37 2.2.7.1 Phép co giãn mảnh 40 2.2.7.2 Phương thức phép co giãn mảnh thực 41 2.3 Sử dụng modul Cadastral Editor để bình sai kết cấu địa 43 2.3.1 Khái quát loại bình sai kết cấu địa 43 2.3.2 Trị đo thừa 44 2.3.3 Sai số hiệu chỉnh 45 2.3.4 Xử lý sau bình sai- Cấu trúc đồ 46 2.3.5 Kết bình sai 47 2.3.6 Báo cáo điểm đoạn 50 2.3.7 Những ràng buộc cấu trúc kết cấu 50 2.3.8 Những điểm đường khả nghi 50 2.3.9 Nghi ngờ điểm tuyến sau thay đổi tỷ lệ góc quay .51 2.3.10 Phát sửa lỗi bình sai 52 CHƯƠNG BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH 55 3.1 Mơ hình tốn bình sai thực nghiệm 55 3.1.1 Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu 55 3.1.2 Chọn ẩn số 59 3.1.3 Hệ phương trình số hiệu chỉnh 60 3.1.4 Hệ phương trình chuẩn 65 Hệ phương trình chuẩn có dạng: 65 Giải hệ phương trình chuẩn 67 3.1.5 Đánh giá độ xác 69 Sai số trung phương trọng số đơn vị 69 Đánh giá độ xác ẩn số 69 3.2 Bình sai kết cấu địa modul Cadastral Editor 71 3.2.1 Tạo nguồn kết cấu địa 71 3.2.2 Bình sai kết cấu 75 3.2.2.1 Tạo khu đất công việc kết cấu 75 3.2.2.2 Thiết lập đơn vị ghi lại số thông tin khác76 3.2.2.3 Thêm điểm khống chế vào kết cấu địa 77 3.2.2.4 Bình sai kết cấu 82 3.3 Ứng dụng phép nắn để hiệu chỉnh đối tượng phù hợp với kết cấu địa 88 3.4 So sánh kết bình sai đạt với kết bình sai modul Cadastral Editor 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 Phụ lục 95 Phụ lục 99 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình liệu kết cấu địa .11 Hình 1.2 Kết nối kết cấu địa 11 Hình 1.3 Các điểm khống chế 12 Hình 1.4 Góc phương vị φkj 15 Hình 1.5 Góc đo α 16 Hình 1.6 Góc phương vị cạnh KJ 17 Hình 2.1 Tạo job kết cấu địa .29 Hình 2.2 Mở đất Job kết cấu địa .30 Hình 2.3 Kết nối đất 30 Hình 2.4 Kết cấu địa 31 Hình 2.5 Tính trung bình trọng số .32 Hình 2.6 Nhiều điểm mạng lưới .33 Hình 2.7 Mạng điểm khống chế .34 Hình 2.8 Cạnh có trọng số sau bình sai 35 Hình 2.9 Hình ảnh trước sau sử dụng phép nắn 37 Hình 2.10 Các hình dạng thay đổi sử dụng phép nắn 38 Hình 2.11 Hiệu chỉnh tọa độ .40 Hình 2.12 Phương pháp nội suy theo mơ hình TIN 42 Hình 2.13 Điểm xác định hai cạnh (đo) 44 Hình 2.14 Cạnh thừa kết cấu địa 44 Hình 2.15 Sai số hiệu chỉnh .45 Hình 2.16 Bổ sung liệu-quá trình bình sai 46 Hình 2.17 Hiệu chỉnh dung sai 48 Hình 2.18 Báo cáo cạnh 48 Hình 2.19 Thửa D, cạnh - khoảng lệch 49 Hình2.20 Cạnh 2-5 báo cáo lỗi báo cáo bình sai 49 Hình 2.21 Những ràng buộc cấu trúc kết cấu 50 Hình 2.22 Những điểm đường khả nghi 51 Hình 2.23 Hình dạng sau bình sai 51 Hình 2.24 Lỗi khép xử lý .52 Hình 2.25 Khu vực kết nối không đầy đủ xử lý .53 Hình 2.26 Lỗi điểm chồng chéo xử lý 53 Hình 3.1 Mơ hình tốn bình sai gián tiếp 58 Hình 3.2 Diện tích đất .70 Hình 3.3 Nhập đối tượng “đường” “vùng” .72 Hình 3.4 Xây dựng nguồn kết cấu 73 Hình 3.5 Đơn vị đo lường thuộc tính COGO………… 74 Hình 3.6 Dung sai độ xác nguồn liệu 74 Hình 3.7 Dữ liệu Cadastral Fabric 75 Hình 3.8 Dữ liệu đồ 75 Hình 3.9 Cửa sổ Parcel Properties 76 Hình 3.10 Cài đặt hệ thống đơn vị 77 Hình 3.11 Nhập điểm khống chế .78 Hình 3.12 Các lớp đối tượng Control 78 Hình 3.13 Giá trị Match point to control tolerance 79 Hình 3.14 Các khu vực thêm điểm khống chế 80 Hình 3.15 Chọn điểm góc bên trái khu đất 80 Hình 3.16 Các giá trị vào trường Easting trường Northing 81 Hình 3.17 Xác định sai số .83 Hình 3.18 Sai số khoảng cách, điểm đoạn, điểm khép góc, phương vị……………………… 84 Hình 3.19 Các tùy chọn hạn chế định sai số 84 Hình 3.20 Kết bình sai 85 Hình 3.21 Báo cáo bình sai hồn tồn thành cơng…… 85 Hình 3.22 Sự dịch chuyển vị trí so với cạnh khơng bình sai………………………………………………… 87 Hình 3.23 Tổng thể mơ hình sau bình sai kết cấu địa chính……………………………………………… 88 Hình 3.24 Đối tượng nhà kết cấu địa 89 85 Hình 3.20 Kết bình sai Bình sai hồn tồn thành cơng hiển thị báo cáo kết bình sai Báo cáo nhận thấy khơng có điểm khép điểm đoạn bị lỗi Báo cáo hiển thị điểm có thay đổi lớn tọa độ Hình 3.21 Báo cáo bình sai hồn tồn thành cơng Báo cáo bình sai liệt kê số điểm khống chế, thửa, góc thửa, góc phương vị, ẩn số dư, góc phương vị vượt sai số, khoảng cách vượt sai số, số điểm khép xây dựng, số điểm đoạn xây dựng bị lỗi 86 Tọa độ thay đổi lớn điểm 1: E=-0.001, N=0.001 Tọa độ thay đổi trung bình: E=-0.001, N=0.000 Trung bình số dư = 0.000 Độ lệch chuẩn số dư = 0.10 Phạm vi số dư =0.20 Khơng có điểm đóng vượt q sai số = 0.2 Khơng có điểm đoạn bị lệch khỏi cạnh với khoảng cách vượt q sai số = 0.05 Khơng có cạnh có khoảng cách bình sai – khoảng cách đo vượt q sai số quy định là: 0.1 Khơng có điểm đoạn buộc phải quay lại đường chúng Khơng có điểm đường bị khả nghi (vượt ba lần δ) 87 Kích chọn vào bị lỗi kích chọn Select Parcels để Zoom to parcel Pan to parcel đến bị lỗi Để xem báo cáo hồn tồn kích chọn Results file Least Squares Adjustment Summary File Báo cáo kết bình sai thể Phụ lục 1, Phụ lục Bước 8: Chấp nhận kết việc bình sai Từ ta thấy điều chỉnh nhỏ hình dạng Bước 9: Zoom tới cạnh bình sai để thấy dịch chuyển vị trí so với cạnh khơng bình sai Các điểm trùng với vị trí điểm kiểm sốt liên quan chúng Hình 3.22 Sự dịch chuyển vị trí so với cạnh khơng bình sai 88 Hình 3.23 Tổng thể mơ hình sau bình sai kết cấu địa 3.3 Ứng dụng phép nắn để hiệu chỉnh đối tượng phù hợp với kết cấu địa Khi kết cấu địa bị hiệu chỉnh sau bình sai, tọa độ góc đỉnh bị thay đối cập nhật giá trị mới, gây không quán đất kết cấu địa với lớp đối tượng khác Điều quan trọng lớp đối tượng bị hiệu chỉnh tương tự theo kết cấu địa chính, chúng giữ vị trí tương hỗ với Để hiệu chỉnh lớp đối tượng, vector dịch chuyển tạo sau bình sai kết cấu địa cung cấp mối liên kết dịch chuyển trình xử lý nắn đồ Ở áp dụng phép co giãn mảnh để tinh chỉnh độ xác đối tượng cho lớp có hay liệu raster Phép co giãn mảnh sử dụng hai mạng lưới tam giác không tạm thời (TIN) để nội 89 suy thay đổi theo x (dX) theo y (dY) cho tọa độ đối tượng theo cặp điểm song trùng Hình 3.24 Đối tượng nhà kết cấu địa Số liệu đối tượng nhà đất STT Điểm X Y 2349510.847 573563.777 2349519.732 573564.188 10 2349519.475 573570.300 11 2349510.641 573569.889 Từ kết bình sai kết cấu địa modul Cadastral Editor ta có cặp điểm song trùng sau: 90 STT Điểm X Y X' Y' dX dY A 2349522.923 573552.224 2349522.923 573552.224 0 B 2349507.874 573550.535 2349507.874 573550.535 0 C 2349497.628 572557.765 2349497.628 572557.765 0 4 2349523.363 573561.637 2349523.365 573561.635 -0.002 0.002 5 2349526.173 573573.835 6 2349509.888 573580.480 7 2349507.150 573564.821 2349507.404 573559.826 0.004 0.002 Từ dX dY cặp điểm song trùng ta nội suy thay đổi theo x (dX) theo y (dY) cho tọa độ đối tượng cần tìm theo cặp điểm song trùng là: STT Điểm X Y dX dY X' Y' 2349510.847 573563.777 -0.002 0.002 2349510.845 573563.779 2349519.732 573564.188 -0.002 0.002 2349519.730 573564.190 10 2349519.475 573570.300 0.003 0.002 2349519.478 573570.302 11 2349510.641 573569.889 0.003 0.001 2349510.644 573569.890 3.4 So sánh kết bình sai đạt với kết bình sai modul Cadastral Editor Bình sai kết cấu địa nội dung quan trọng công tác xử lý kết đo đạc, cập nhật liệu địa nhằm nâng cao độ xác trị đo Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, chủ yếu sâu nghiên cứu nguyên lý áp dụng cho bình sai kết cấu địa kết hợp nắn chỉnh đối tượng nằm kết cấu địa Mục tiêu áp dụng phương pháp bình sai gián tiếp để xây dựng quy trình bước bình sai kết cấu 91 địa Ta thấy ngun lý bình sai kết cấu địa ngun lý số bình phương nhỏ Các kết bình sai kết cấu địa bình sai phần mềm Excel đối chiếu với kết sử dụng phần mềm Cadastral Editor hồn tồn đạt độ xác tương đương Kết phần mềm Excel N0 Kết Cadastral Editor Tọa độ Xbsai Ybsai 2349523.360 573561.633 2349525.978 573573.817 2349509.902 573580.392 2349507.150 573564.814 So sánh kết Tên Kết Cadastral Editor Kết phần mềm Excel ∆X ∆Y 573561.633 0.003 0.002 573564.814 0.254 0.012 ểm X Y X Y 2349523.363 573561.635 2349523.360 2349507.404 573559.826 2349507.150 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua nghiên cứu tốn bình sai kết cấu địa ứng dụng thực tế modul Cadastral Editor Survey Analyst nhận thấy: - Trong bình sai (bình phương nhỏ nhất) kết cấu địa chính, điểm khống chế sử dụng làm sở để nâng cao độ xác không gian tất điểm mạng Các điểm khống chế tổ chức điểm cố định bình sai thủ tục thiết lập mối quan hệ tọa độ đồ tọa độ trái đất thực kết cấu địa Trong kết cấu định nghĩa xác mối quan hệ với nhau, điểm khống chế khác sử dụng bình sai để xác định xác tọa độ bề mặt trái đất - Quy trình bước bình sai kết cấu tương tự bước phương pháp bình sai gián tiếp - Modul Cadastral Editor modul ứng dụng để tăng chất lượng trị đo, kiểm tra tăng độ xác trị đo, biết lịch sử đất lần bình sai Modul cịn cho phép cập nhật biến động đất đai Tuy nhiên điều kiện Việt Nam để sử dụng modul địi hỏi phải có phần mềm đội ngũ cán sử dụng thành thạo ArcGIS modul Cadastral Editor Việt Nam xây dựng sở liệu địa để quản lý liệu đất đai thống toàn quốc Do để có phần mềm cập nhật biến động đất đai ưu việt, đại vấn đề vơ cần thiết Vì tác giả kiến nghị có quan chức có thẩm quyền tiếp tục đào tạo nghiên cứu để xây dựng modul tương tự modul Cadastral Editor áp dụng cập nhật sở liệu địa 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thùy Dương (2009), Hệ thống quản lý biến động đất đai, Bài giảng dành cho học viên cao học, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội Hoàng Ngọc Hà - Trương Quang Hiếu, Giáo trình Cơ sở tốn học xử lý số liệu trắc địa Hồng Ngọc Hà, Giáo trình Bình sai tính tốn lưới trắc địa Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGis Christine Leslie and Chris Buscaglia, ArcGIS - Cadastral Editor Tutorial, United States of America 94 PHỤ LỤC 95 Phụ lục Adjustment of Cadastral Parcels Cadastral Editor E:\Canhan\MoHinh11-4-2013-.lst ADJUSTMENT COMPLETED Project Option Settings ======================= Project Units : Meter Coordinate System: WGS_1984_UTM Zone_48N No Height Data, assuming job is at Sea Level Check Tolerances: Bearings 1°40'00" Distances 0.10 Plan Structure : Straight Line Points closer than 0.10 enforced Line Points closer than 0.05 enforced Dependent data : No Historical Data : Yes Hold Boundary : No Listing File : E:\Canhan\MoHinh11-4-2013-.lst Adjustment Statistical Summary ============================== Number of Control Points = Number of Parcels = Number of Corners = Number of Bearings = Page: 11-Apr-13 96 Number of Distances = Number of Unknowns Redundancy = = 11 Bearings Exceeding Tolerance = Distances Exceeding Tolerance = Close Points Found Line Point Errors Found = = Max shift E= -0.001 N= -0.000 at point Av shift E= -0.001 N= -0.000 Mean of Residuals = 0.00 Standard Deviation of Residuals = 0.00 Range of Residuals = 0.00 Close Points Report - Test Distance = 0.200 =================== No close points found Line Points Report - Test Distance = 0.050 =================== Line Point Errors found Parcel Lines ============ Line Points forced to their line 97 ================================ Points moved Straight Lines Report ====================== Points moved Suspect Points and Lines (exceed three sigma) ======================== Plan/Parcel Parcel misclose Point dx dy Plan/Parcel Parcel misclose From To Length Diff Control Report -TRANSFORMATION RESULTS Point X Y dx dy # 573552.224 2349522.923 0.000 Name 0.000 A # 573550.535 2349507.874 -0.000 -0.000 B # 573557.765 2349497.628 0.000 0.000 C Datum:WGS_1984_UTM Zone:Zone_48N no E (final) N corrections 573559.826 2349507.404 -0.001 0.000 573557.765 2349497.628 Fixed Point C 573550.535 2349507.874 Fixed Point B 573561.635 2349523.363 -0.001 -0.000 98 573552.224 2349522.923 Fixed Point A 99 Phụ lục Adjustment of Cadastral Parcels Cadastral Editor E:\Canhan\MoHinh11-4-2013-.lst Page: 11-Apr-13 Plan: MoHinh Parcel: Src.1 Scale:1.000114 Rotation 359 59 43 AccType=3 Misclose 280 41 51 0.004 Acc:1/8609 Computed Area:45.886 Sqm From Bearing Distance To dE dN 191 54 48 9.990 -0.000 0.000 324 47 40 12.540 -0.000 -0.000 92 54 06 9.300 0.001 -0.000 Dist-err Gnd dist 0.004 9.994 0.004 12.544 0.006 9.306 Plan: MoHinh Parcel: Src.2 Scale:1.000182 Rotation 359 59 55 AccType=3 Misclose 162 45 18 0.002 Acc:1/31462 Computed Area:144.950 Sqm From Bearing Distance To dE dN Dist-err Gnd dist 186 28 13 16.060 0.001 0.000 0.007 16.067 272 54 06 9.300 -0.001 -0.000 0.006 9.306 24 13 15.140 -0.000 0.000 0.009 15.149 87 19 25 9.420 -0.000 -0.001 0.005 9.425 Plan: MoHinh Parcel: Src.3 Scale:1.000088 Rotation 359 59 45 AccType=3 Misclose 281 25 27 0.001 Acc:1/43776 Computed Area:199.918 Sqm From Bearing Distance To dE dN Dist-err Gnd dist 94 36 29 10.520 0.005 10.525 175 01 06 17.030 0.007 17.037 277 39 45 13.900 -0.000 0.000 28 13 16.060 0.000 0.000 0.006 13.906 0.007 16.067 ... CHỌN PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI TRONG BÌNH SAI KẾT CẤU ĐỊA CHÍNH 1.1 Khái niệm bình sai kết cấu địa Các liệu đất coi kết cấu địa Cadastral Editor Hình 1.1 Mơ hình liệu kết cấu địa Kết cấu địa bề mặt liên... bước bình sai kết cấu địa Phạm vi nghiên cứu Các tiện ích khả bình sai kết cấu địa modul Cadastral Edior Survey Analyst Nội dung nghiên cứu Khảo sát phương pháp bình sai trắc địa Nghiên cứu tốn bình. .. bình sai kết cấu địa modul Cadastral Editor ArcGIS Lập mơ hình tốn bình sai So sánh kết đạt từ mơ hình tốn bình sai với kết bình sai kết cấu địa modul Cadastral Editor Phương pháp nghiên cứu Phương