Xử lý số liệu đo đạc lưới khống chế thi công

Trong đó n là số vòng đo góc đã tính được

- Độ chênh cho phép giữa hai nửa vòng đo được tính theo công thức:

  nm v 2 2 . 2 1   (2-56)

 m n C 4 . 2   (2-57)

c. Ước tính sai số định tâm máy, định tâm tiêu ngắm - Sai số định tâm máy

Sai số đo góc do ảnh hưởng của sai số định tâm máy được tính theo công thức:

2 " 1 2 2 1   S S S e m dtm dtm  (2-58) Trong đó : dtm

e - là khoảng cách tính từ hình chiếu trục quay điểm đứng máy tới tâm máỵ

S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới mục tiêu 1 và 2. S1-2 - là khoảng cách giữa hai mục tiêu 1 và 2.

ảnh hưởng của sai số định tâm máy là lớn nhất khi :S1 =S2 =S1-2 =S

Khi đó: " 2  S

e mdtm  dtm

Ta thấy ảnh hưởng của sai số định tâm máy sẽ lớn nhất khi khoảng cách S

nhỏ nhất.

Sai số đo góc chịu ảnh hưởng tổng hợp của 5 nguồn sai số chính, coi ảnh hưởng của 5 nguồn sai số là như nhau ta có ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kết quả đo góc là : 5 " 2 . 5 " 2     Sm e m S e m dtm dtm dtm     (2-59)

- Sai số định tâm tiêu ngắm

Công thức tính sai số định tâm tiêu ngắm là:

2 2 2 1 1 " 2 S S e m dtt dtt    (2-60) Trong đó : dtm

e - là khoảng cách tính từ trục chiếu bằng của bảng ngắm tới tâm mốc;

S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới tiêu 1 và 2.

5 " . 5 "    m S e m S e mdtt  dtt   dtt  (2-61)

ảnh hưởng của sai số định tâm tiêu ngắm sẽ lớn nhất khi khoảng cách S

nhỏ nhất.

2. Công tác đo cạnh

Để giảm ảnh hưởng của các vùng “tiểu khí hậu” đến công tác đo dài bằng máy toàn đạc điện tử cần áp dụng một số biện pháp:

- Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo vào ngày râm mát; - Chọn máy đo thích hợp.

Trình tự đo cạnh ngoài thực địa như sau: - Định tâm cân bằng máy chính xác;

- Tiến hành đo đi đo về theo 2 chiều thuận nghịch. Mỗi lần đo cần phải đọc số 3 lần để lấy kết quả trung bình;

- Xác định nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển ở 2 đầu cạnh để tính số cải chính ảnh hưởng của môi trường.

2.4.2. Lưới thành lập bằng công nghệ GPS

1. Chuẩn bị máy móc dụng cụ đo

Theo các quy định hiện hành, tiến hành chọn máy thu, có thể chọn máy thu 1 tần hoặc máy thu 2 tần số. Do lưới GPS trong thi công công trình có chiều dài cạnh ngắn nên lựa chọn máy thu 1 tần số (như máy GPS TRIMBLE 4600 LStrong hình 2.12). Máy cần được kiểm nghiệm trước khi đưa vào sử dụng, trong đó đặc biệt chú ý kiểm tra lệch lệch tâm pha ăng ten và lệch tâm bộ phận định tâm quang học để đảm bảo độ chính xác đo lưới khống chế thi công công trình với các cạnh ngắn.

Công tác chuẩn bị bao gồm các nội dung sau:

- Trước khi đo cần kiểm tra các máy thu GPS và các thiết bị kèm theo như: chân máy, đế máy, ốc nối, thước đo cao ăng ten…;

- Chuẩn bị phương tiện đi lại để di chuyển máy đúng lịch đo;

- Chuẩn bị nguồn điện, ắc quy hoặc pin có chất lượng tốt, đủ dùng và dự trữ; - Chuẩn bị phương tiện liên lạc như bộ đàm hoặc điện thoại di động, ngoài ra cần có phương án phối hợp nếu không liên lạc được (thống nhất theo thời gian đã dự kiến);

- Chuẩn bị sổ đo, bút ghi chép, sơ đồ lưới và lịch đo đã lập;

- Người đi đo cần có dụng cụ để xác định thời gian bật máy cũng như tắt máy; - Chuẩn bị dụng cụ che mưa cho người và máỵ

2. Khảo sát thực địa

Mục đích của công đoạn khảo sát thực địa là nhằm xác định lại các điều kiện đo tại từng điểm và điều kiện di chuyển máỵ Tại mỗi điểm cần lập một phiếu khảo sát có ghi đầy đủ số hiệu điểm, tên điểm, những điểm cần lưu ý và xem có bảo đảm yêu cầu góc ngưỡng từ 150 đến 200, xung quanh không có các vật phản xạ. Trên cơ sở khảo sát đường đi có thể ước tính được thời gian di chuyển giữa các ca đọ Công tác khảo sát thực địa là cơ sở cho việc lập kế hoạch đo và thiết kế kỹ thuật.

3. Lựa chọn phương pháp đo, tính số ca đo và lập kế hoạch đo

Phương pháp định vị GPS được thực hiện trên cơ sở sử dụng hai đại lượng đo cơ bản là đo khoảng cách giả và đo pha sóng tảị Dựa trên hai đại lượng đo này người ta đã tạo ra hai phương pháp định vị GPS đó là: định vị GPS tương đối và định vị GPS tuyệt đốị Trong đo lưới khống chế thi công ta chọn phương pháp định vị tương đối (đo tĩnh) để đạt độ chính xác cao, có thể cỡ cm thậm chí là mm.

Số ca đo được tính theo công thức:

r s m n . (2-62) Trong đó: n - là số ca đo;

m - là số lần đặt máy trung bình tại mỗi điểm, giá trị m thường quy định không nhỏ hơn 1,6;

s - là số điểm trong lưới; r - là số máy thụ

Trước khi tiến hành đo cần phải lập kế hoạch đo ngoại nghiệp, đây là công việc cực kỳ quan trọng, nó sẽ giúp hoàn thành thuận lợi nhiệm vụ thu thập số liệu, đảm bảo độ chính xác, nâng cao hiệu suất lao động. Các vấn đề liên quan đến việc lập kế hoạch đo bao gồm: phương tiện máy móc sử dụng để đo, phương pháp đo và cách tổ chức đọ Lưới GPS không cần thông hướng giữa các điểm đo như lưới truyền thống do vậy việc lập kế hoạch đo cũng có những điểm khác biệt. Lập kế hoạch cụ thể là xác định thời gian đo tối ưu, khoảng thời gian tối ưu có thể sử dụng là khoảng thời gian trong đó có số vệ tinh quan trắc đồng thời là tối đa, có PDOP không vượt quá giá trị cho phép. Đối với lưới GPS thi công công trình công nghiệp có thể xác lập chỉ tiêu độ chính xác như sau:

- Giá trị PDOP≤5;

- Thời gian của một ca đo: từ 45 60phút; - Tần suất thu tín hiệu: 5 15 giâỵ

Để lập lịch đo, cần lập bảng dự báo các vệ tinh có thể nhìn thấy bao gồm các nội dung: số hiệu, góc cao và góc phương vị của vệ tinh, sơ đồ phân bố các vệ tinh, nhóm các vệ tinh quan trắc tốt nhất, thời gian đo tốt nhất, hệ số suy giảm độ chính xác vị trí không gian 3 chiềụ Dựa vào số lượng máy thu, sơ đồ lưới GPS đã thiết kế và lịch vệ tinh để lập bảng điều độ công tác với các nội dung: thời gian đo, số hiệu điểm trạm đo, tên trạm đo và số hiệu máy thụ Việc lập kế hoạch đo có thể sử dụng phần mềm lập lịch như phần mềm PLAN.

4. Thao tác đo đạc và các yêu cầu cơ bản

ạ Bố trí ăng ten

- ở điểm bình thường: ăng ten được lắp đặt lên giá ba chân và trực tiếp dọi điểm trên tâm mốc, cân bằng bọt thủy trong ống thủy tròn trên đế ăng ten.

- ở điểm đặc biệt: Khi ăng ten cần điểm được đặt trên đài (bệ) quan trắc, hoặc trên đài hồi quang dưới tiêu ngắm ở điểm tam giác thì trước tiên phải tháo

dỡ phần trên của tiêu ngắm để khỏi che chắn tín hiệu vệ tinh. Lúc này có thể chiếu ngược tâm dấu mốc lên đài quan trắc hoặc đài hồi quang để làm căn cứ định tâm ăng ten. Trong trường hợp không thể tháo dỡ phần trên của cột tiêu ngắm. ăng ten vẫn đặt bên trong, dưới tiêu ngắm thì tín hiệu vệ tinh thu được sẽ gián đoạn ảnh hưởng đến độ chính xác đo GPS. Trường hợp này có trể đo lệch tâm, điểm lệch tâm có thể chọn cách điểm tam giác trong khoảng 100m, các yếu tố quy tâm phải được xác định chính xác theo phương pháp giải tích.

Vạch định hướng ăng ten phải chỉ hướng Bắc và để ý đến góc từ thiên tại điểm đo để giảm phần lớn ảnh hưởng của độ lệch tâm phạ Sai số định hướng ăng ten cũng tuỳ thuộc yêu cầu độ chính xác định vị, nhưng nói chung không được vượt quá3o5o.

Không nên đặt ăng ten quá thấp, thường cách mặt đất 1 m trở lên. Sau khi đặt ăng ten cần đo chiều cao ăng ten ở ba vị trí cách nhau 120o, hiệu của ba kết quả đo không được vượt quá 3 mm. Đo chiều cao ăng ten chính xác đến 1 mm.

Phúc tra tên điểm và ghi vào sổ đo, nối cáp điện ăng ten với máy, kiểm tra không sai mới khởi động máỵ

b. Khởi động máy thu và tiến hành thu tín hiệu

Sau khi đã đặt xong ăng ten, chọn vị trí cách ăng ten một khoảng thích hợp để đặt máy thu GPS, dùng (dây) cáp điện nối máy thu với nguồn điện, ăng ten và máy điều khiển, qua một thời gian để nóng máy thì có thể khởi động máy thu để thu tín hiệụ

Sau khi máy thu bắt được tín hiệu vệ tinh và bắt đầu ghi số liệu, người đo có thể thao tác trên máy theo sách hướng dẫn sử dụng máỵ Khi chưa nắm vững hệ thống các thao tác có liên quan thì không được tuỳ ý ấn các phím máy và đưa số liệu vàọ Thông thường trong quá trình thu số liệu tuyệt đối không được thay đổi tham số nàọ Nói chung trong công tác quan trắc ngoại nghiệp người sử dụng máy cần chú ý:

- Sau khi đã xác nhận cáp điện nối nguồn và cáp điện nối với ăng ten hoàn toàn không có gì sai mới có thể ấn công tắc khởi động máy thu;

- Sau khi mở máy, thông qua tự kiểm, máy thu hiển thị các chỉ thị liên quan bình thường mới có thể đưa vào các thông tin liên quan của trạm máy và ca đo;

- Sau khi máy thu bắt đầu ghi số liệu, cần chú ý kiểm tra số lượng vệ tinh quan trắc, số hiệu vệ tinh, sai số thô đo pha, kết quả định vị tức thời và biến đổi của nó, tình trạng dự trữ môi trường ghi (ổ ghi);

- Trong một ca đo, không được phép tiến hành đóng và khởi động trở lại; tự đo thử (trừ trường hợp phát hiện có sự cố); thay đổi góc cao của vệ tinh, thay đổi vị trí của ăng ten; thay đổi khoảng cách thời gian thu tín hiệu; ấn các phím đóng và xoá thông tin;

- Trong một ca đo, thường phải đo và ghi các yếu tố khí tượng ba lần: lúc bắt đầu, giữa và cuối ca đọ Khi ca đo tương đối dài thì cần tăng số lần đo và ghi các yếu tố khí tượng;

- Trong quá trình đo cần đặc biệt chú ý tình trạng điện. Ngoài việc kiểm tra dung lượng ắc quy trước khi đo, trong khi đo, người đo không được rời xa máy thụ Khi nghe báo hiệu điện áp thấp phải kịp thời xử lý, nếu không sẽ có mất hoặc hỏng số liệu đã thu được trong máỵ Khi ca đo tương đối dài thì nên sử dụng pin mặt trời hoặc bình ắc quy ô tô;

- Chiều cao máy thu phải đo hai lần: lúc bắt đầu và lúc kết thúc ca đo và kịp thời ghi vào sổ đo và đồng thời nhập vào máy;

- Trong quá trình đo không được sử dụng máy bộ đàm ở gần máy thu, khi có sấm chớp, mưa to phải tắt máy, ngừng đo và thu cất ăng ten đề phòng sét đánh;

- Sau khi kiểm tra toàn bộ các công việc dự định thực hiện trên một trạm máy đều đã được thực hiện đúng quy định, việc ghi chép và tư liệu đã hoàn chỉnh, không có sai sót mới được dời trạm đo;

- Trong quá trình thu tín hiệu phải thường xuyên kiểm tra dung lượng của bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài (đĩa cứng). Sau mỗi ngày đo phải kịp thời trút số liệu vào đĩa cứng, đĩa mềm để bảo quản chắc chắn không bị mất.

Với máy thu 4600 LS do có cấu tạo máy thu liền với ăng ten nên tại mỗi điểm đo ta tiến hành các thao tác sau:

- Đặt chân máy, lắp đế máy có bộ phận định tâm quang học và tiến hành dọi tâm quang học, cân bằng đế máy bằng bọt thủy tròn;

- Lắp cổ nối vào máy và đặt lên đế máy đã định tâm;

- Đo cao ăng ten bằng thước đo cao chuyên dùng (đo chiều cao nghiêng), đọc số đến mm (chú ý đọc số cả ở phía đơn vị mét và đơn vị phit);

- Ghi sổ gồm các nội dung sau: Tên điểm đo, chiều cao nghiêng đo được, thời gian bắt đầu đo, thời gian kết thúc đo, đo các yếu tố khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất). Với phép định vị chính xác cao, tầng phải tiến hành đo điều kiện khí tượng tại các thời điểm sau đây: lúc bắt đầu ca đo, giữa ca đo và lúc kết thúc ca đo;

- Bật máy thu và theo dõi các đèn chỉ thị để biết tình trạng hoạt động của máỵ Khi lắp máy thu nên chú ý đưa biểu tượng Trimble Logo (trên vỏ máy) về hướng Bắc;

- Khi kết thúc đo thì nhẹ nhàng tắt máy (ấn công tắc cho đến khi đèn xanh tắt thì bỏ tay ấn). Chú ý khi cầm máy, tránh ấn vào công tắc có thể bật máy thu trở lại;

- Kiểm tra toàn bộ thiết bị đo và di chuyển đến điểm khác theo kế hoạch đã định.

c. Sau khi đo

Sau khi kết thúc đo tại trạm, đo lại chiều cao ăng ten để kiểm trạ Kiểm tra lại sổ đo, trong sổ đo cần ghi các thông tin:

- Tên công trình và tên trạm máy; - Ngày tháng và số hiệu ca đo; - Thời gian bắt đầu và kết thúc;

- Chỉ số trạm được sử dụng cho tên tệp; - Tên người đo;

- Số hiệu máy thu và ăng ten;

- Độ cao ăng ten và độ lệch vị trí (nếu có); - Số liệu khí tượng;

Sau mỗi ngày đo cần kịp thời chuyển số liệu vào máy tính để tránh mất số liệu, không được thực hiện một sự loại bỏ hoặc gia công nào đối với số liệụ

2.5. Xử lý số liệu đo đạc lưới khống chế thi công

2.5.1. Xử lý số liệu lưới đo góc - cạnh

Khi bình sai lưới đo góc - cạnh, nảy sinh vấn đề lựa chọn quan hệ giữa sai số đo góc và đo cạnh, quan hệ này được coi là hợp lý khi thoả mãn điều kiện:

S m m S    (2-63) Trong thực tế cần cố gắng đảm bảo quan hệ này trong phạm vi:

3 3 1   S m S m   (2-64) Lưới khống chế thi công công trình công nghiệp (bao gồm cả lưới ô vuông xây dựng) được bình sai chặt chẽ theo phương pháp bình sai điều kiện hoặc bình sai gián tiếp:

1. Phương pháp bình sai điều kiện

Dưới dạng ma trận, có thể tóm tắt bài toán bình sai điều kiện như sau: Ký hiệu:

B - là ma trận hệ số phương trình điều kiện số hiệu chỉnh; V- là vectơ số hiệu chỉnh; W- là vectơ số hạng tự do; K- là vectơ số liên hệ; P- là ma trận trọng số. B =             n n n r r r b b b a a a ... ... ... ... ... ... ...