Lưới tọa độ địa chính có thể được xây dựng theo phương pháp đường chuyền hoặc phương pháp tam giác. Khi xây dựng theo phương pháp đường chuyền, lưới có thể được bố trí theo 2 cấp là lưới tọa địa chính cấp 1 và cấp 2; nếu xây dựng theo phương pháp tam giác thì thường xây dựng một cấp nhưng mật độ vẫn đảm bảo mật độ và độ chính xác theo yêu cầu của công tác đo vẽ trực tiếp.
Khi xây dựng lưới khống chế tọa độ địa chính theo phương pháp đường chuyền, các vấn đề cơ bản cần nghiên cứu như ước lượng các sai số đặc trưng cho độ chính xác đường chuyền, tiêu chuẩn đường chuyển duỗi thẳng…, công tác đo đạc và xử lý số liệu đối với lưới đường chuyền cấp 1 và cấp 2. Trường hợp lưới khống chế tọa độ địa chính xây dựng theo phương pháp tam giác, ngoài yêu cầu về mật độ điểm thì các vấn đề đặc trưng của lưới sẽ liên quan đến công nghệ GPS (lưới được thi công bằng công nghệ GPS).
Trong nội dung sau đây chỉ đề cập đến những vấn đề đối với lưới xây dựng theo phương pháp đường chuyền.
a. Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế lưới đường chuyền
Khi thiết kế lưới tọa độ địa chính, cần hiểu rõ nhiệm vụ đo đạc, tỷ lệ bản đồ lớn nhất cần đo vẽ khi khu đo có nhiều tỷ lệ, khảo sát kỹ các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của khu vực đo, đánh giá khả năng kỹ thuật và thiết bị sử dụng thi công.
Thu thập đầy đủ tư liệu trắc địa, bản đồ đã có trên khu đo như bản đồ địa hình, điểm khống chế tọa độ và độ cao (sơ đồ vị trí điểm và ghi chú các điểm mốc ở thực địa) trong phạm vi khu đo. Đánh dấu các điểm khống chế hạng cao còn sử dụng được lên bản đồ nền dùng để thiết kế lưới.
26 - Bản đồ tỷ lệ 1:5000, 1:10000: Trung bình 500 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;
Bản đồ tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000: Trung bình từ 100 ha đến 150 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;
Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200: Trung bình 30 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;
Lưới đường chuyền địa chính được thiết kế dạng mạng lưới có nhiều vòng khép kín, nhiều điểm nút. Đầu mỗi tuyến được đo nối với điểm hạng cao hoặc điểm nút. Các tuyến đường chuyền nên thiết kế ở dạng duỗi thẳng và đảm bảo tỷ số [S]/L không quá trị số 1,3 trong đó [S] là tổng chiều dài cạnh, L là chiều dài nối điểm đầu đến điểm cuối. Cạnh đường chuyền hợp với đường chéo L một góc không lớn quá 240.
- Chiều dài các cạnh trong tuyến đường chuyền nên bố trí đều nhau, không có cạnh quá ngắn, không bố trí hai cạnh liên tiếp nhau có độ dài chênh nhau quá 1,5 lần;
- Khi hai đường chuyền song song nhau và cách nhau dưới 400m đối vói cấp 1 và 150 m đối với cấp 2 thì phải đo nối vào nhau.
- Khi đường chuyền ngắn hơn 600 m đối với cấp 1, và 400 m đối với cấp 2 thì cần đảm bảo sai số khép tuyệt đối không lớn hơn 4 cm.
- Tại các điểm hạng cao ở đầu tuyến đường chuyền phải đo 1 góc nối giữa cạnh đường chuyền với cạnh của lưới hạng cao có phương vị gốc chính xác. Các điểm đo nối phương vị phải rải đều trong lưới đường chuyền. Góc nối với cạnh hạng cao phải lớn hơn 200.
Khi thiết kế lưới cần đảm bảo các chỉ tiêu theo quy định hiện hành, trường hợp gặp khó khăn cần thay đổi phải nêu rõ trong luận chứng kinh tế kỹ thuật và phải ước tính độ chính xác và đề xuất phương pháp đo đạc phù hợp.
27 Sau khi thiết kế đường chuyền trên bản đồ nền, cần xác định giá trị gần đúng của các góc, các cạnh và tọa độ gần đúng của các điểm, đồng thời dự kiến sai số đo góc mβ, sai số đo dài mS để đưa vào ước tính độ chính xác các yếu tố của mạng lưới đường chuyền.
1. Ước tính độ chính xác đường chuyên theo phương pháp gần đúng
Dùng các công thức lập sẵn để ước tính sai số trung phương vị trí điểm cuối so với điểm đầu của tuyến đường chuyền. Sau đó tính sai số khép tương đối và sai số trung phương vị trí điểm yếu của đường chuyền. So sánh kết quả tính được với hạn sai cho phép trong tiêu chuẩn kỹ thuật đường chuyền xem có đạt yêu cầu hay không.
*. Trường hợp một đường chuyền đơn:
- Sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền do ảnh hưởng của sai số đo và đồ hình đường chuyền:
+ Đường chuyền dạng bất kỳ:
𝑀đ𝑜2 = [𝑚𝑆2] +𝑚𝛽 2
𝜌2 ⌈𝐷𝑛+1,𝑖2 ⌉
+ Đường chuyền dạng duỗi thẳng (chưa hiệu chỉnh góc):
𝑀đ𝑜2 = [𝑚𝑆2] +𝑚𝛽 2
𝜌2 ⌈𝑆⌉2𝑛 + 1.5 3
+ Đường chuyền dạng duỗi thẳng (đã hiệu chỉnh góc):
𝑀đ𝑜2 = [𝑚𝑆2] +𝑚𝛽 2
𝜌2 ⌈𝑆⌉2𝑛 + 3 12 Trong đó:
mβ là sai số trung phương dự kiến đo góc; mS là sai số trung phương dự kiến đo cạnh.
Nếu điểm đầu đường chuyền không có sai số thì sai số trung phương điểm cuối là: M = Mđo
28 Nếu điểm đầu có sai số trung phương vị trí điểm là Mg thì sai số trung phương vị trí điểm cuối là:𝑀 = √𝑀𝑔2+ 𝑀đ𝑜2
Sai số khép đường chuyền lớn gấp hai lần sai số trung phương vị trí điểm cuối, tức là: fS = 2.M
Sai số khép tương đối đường chuyền sẽ tính theo công thức: 1
𝑇 = 𝑓𝑆
[𝑆] = 2𝑀
[𝑆]
Điểm yếu của mỗi tuyến đường chuyền sẽ nằm ở khoảng giữa tuyến. Sai số trung phương vị trí điểm yếu của tuyến đường chuyền sau bình sai sẽ là:
𝑀𝑦ế𝑢 = 𝑀 2.5
So sánh các chỉ tiêu 1/T và Myếu với yêu cầu đã đặt ra để kết luận đường chuyền đã thiết kế có thỏa mãn yêu cầu hay không.
*. Trường hợp lưới đường chuyền có điểm nút:
Trước hết dùng công thức (5.27) và (5.29) tính sai số trụng phương vị trí điểm cuối so với điểm đầu của từng tuyến đường chuyền nối với điểm hạng cao đến điểm nút hoặc tuyến nối hai điểm nút do ảnh hưởng của sai số đo ta được Mđ-i, trong đó có n tuyến đo, i là thứ tự tuyến đo (i=1÷n).
Coi sai số trung phương vị trí điểm đầu của tuyến nối từ điểm hạng cao đến điểm nút bằng 0. Như vậy trọng số của tuyến đường chuyền sẽ là:
𝑃𝑖 = 𝐶 𝑀đ−𝑖2
Đối với đường chuyền có 2 điểm nút thì sai số trung phương vị trí điểm cuối so với điểm đầu sẽ bao gồm cả sai số đo và sai số điểm gốc, công thức tính có dạng:
𝑀𝑖2 = 𝑀𝑁2 + 𝑀đ−𝑖2
Trong đó MN là sai số vị trí điểm nút đóng vai trò điểm đầu của tuyến đường chuyền.
29 Trọng số của tuyến đường chuyền này sẽ là: 𝑃𝑖 = 𝐶
𝑀𝑖2 = 𝐶
𝑀𝑁2+𝑀đ−𝑖2
Tọa độ điểm nút sau bình sai có thể lấy bằng giá trị trung bình trọng số từ tất cả các tuyến tính đến nó. Khi đó trọng số điểm nút j sẽ bằng tổng trọng số của k tuyến đường chuyền nối tới điểm nút:
𝑃𝑁𝑗 = ∑ 𝑃𝑖 𝑘
1 Sai số trung phương vị trí điểm nút sẽ là:
𝑀𝑁𝑗2 = 𝐶 𝑃𝑁𝑗
Dùng các công thức trên để tính lặp đúng dần giá trị trọng số và sai số trung phương các điểm nút đến khi nào giá trị tính được không đổi thì dừng lại, ta được giá trị chính xác của sai số trung phương vị trí của các điểm nút MNj.
Sai số trung phương vị trí điếm cuối của các tuyến đường chuyền nối từ điểm cấp cao đến điểm nút Nj sẽ tính theo công thức:
𝑀𝑖2 = 𝑀đ−𝑖2 + 𝑀𝑁𝑗2
Sai số trung phương vị trí điểm cuối của tuyến đã nối giữa hai điểm nút j và k sẽ tính theo công thức:
𝑀𝑖2 = 𝑀𝑁2 + 𝑀đ−𝑖2 + 𝑀𝑁𝑘2
Từ sai số trung phương vị trí điểm cuối, tính được sai số khép tương đối các tuyến đường chuyền và sai số trung phương vị trí điểm yếu theo công thức (5.32) và (5.33) rồi so sánh với yêu cầu thiết kế.
2. Ước tính độ chính xác đường chuyền theo phương pháp chặt chẽ
Ước tính độ chính xác lưới đường chuyền theo phương pháp chặt chẽ thường dựa trên cơ sở của phương pháp bình sai gián tiếp và tính toán trên máy tính bằng các phần mềm lập sẵn. Trình tự tính toán như sau:
30 Trước hết lập hệ phương trình sai số:
V=A.X + L (5.41) Trong đó:
A là ma trận hệ số, tạo ra từ các phương trình sai số của trị đo góc và cạnh: 𝑉𝛽 = (𝑎𝑖𝑗 − 𝑎𝑖𝑘)𝜉𝑖 + (𝑏𝑖𝑗 − 𝑏𝑖𝑘)𝜂𝑖 − 𝑎𝑖𝑗. 𝜉𝑗 − 𝑏𝑖𝑗. 𝜂𝑗 + 𝑎𝑖𝑘. 𝜉𝑘 + 𝑏𝑖𝑘. 𝜂𝑘 + 𝑙𝑘𝑖𝑗 𝑉𝑠𝑖𝑘 = −𝑐𝑖𝑘. 𝜉𝑖 − 𝑑𝑖𝑘. 𝜂𝑖 + 𝑐𝑖𝑘. 𝜉𝑘 + 𝑑𝑖𝑘. 𝜂𝑘 + 𝑙𝑆 𝑎 = 𝜌.sin 𝛼 𝑆 ; 𝑏 = −𝜌. cos 𝛼 𝑆 ; 𝑐 = cos 𝛼; 𝑑 = sin 𝛼
Tính ma trận hệ số của phương trình chuẩn: R = AT.P.A Ma trận trọng số của trị đo: 𝑃𝛽 = 1; 𝑃𝑆𝑖 = 𝑚𝛽 2 𝑚𝑆𝑖2 Tính ma trận trọng số đảo: 𝑄 = 𝑅−1
Tính sai số vị trí điểm đường chuyền theo công thức 𝑚𝑥𝑖 = 𝑚𝛽. √𝑄𝑥𝑖𝑖
𝑚𝑦𝑖 = 𝑚𝛽. √𝑄𝑦𝑖𝑖
𝑚 = √𝑚𝑥2+ 𝑚𝑦2
Để tính sai số trung phương chiều dài cạnh hoặc sai số trung phương góc phương vị cạnh ta lập hàm số:
𝐹𝑠𝑖𝑘 = −𝑐𝑖𝑘. 𝜉𝑖 − 𝑑𝑖𝑘. 𝜂𝑖 + 𝑐𝑖𝑘. 𝜉𝑘 + 𝑑𝑖𝑘. 𝜂𝑘
31 Sai số trung phương của hàm số sẽ có dạng:
𝑚𝐹 = 𝑚𝛽. √1 𝑃⁄ 𝐹 = 𝑚𝛽. √𝐹𝑇𝑄𝐹
Sai số trung phương tương hỗ vị trí điểm sẽ tính theo công thức:
𝑚𝑖𝑗2 = 𝑚𝑆2+𝑚𝛼 2 𝜌2 . 𝑆2
Dùng phương pháp trên có thể ước tính được sai số trung phương các yếu tố đặc trưng của lưới đường chuyền. Đem so sánh kết quả vừa tính được với hạn sai đã dự kiến trước để chấp nhận hoặc không chấp nhận về độ chính xác của lưới đường đã thiết kế.
c. Chọn điểm, chôn mốc
Khi thiết kế lưới đường chuyền cần chú ý đảm bảo các điểm được rải đều trên khu đo, mặt khác các tuyến đường chuyền cũng nên bám theo các trục giao thông, các đường phố để tiện lợi cho quá trình thi công. Khi chôn mốc ở thực địa cần chú ý:
- Đảm bảo thông hướng để đo góc và đo cạnh thuận lợi; - Thuận lợi cho việc phát triển lưới cấp thấp hơn;
- Vị trí chôn mốc cần có nền đất ổn định, dễ bảo quản mốc, tránh va đập, trượt lở;
- Hướng ngắm không quá gần các chướng ngại vật để giảm ảnh hưởng của sai số chiết quang cục bộ.
- Trường hợp đặc biệt đo trong thành phố có thể chọn điểm trên mái bằng của nhà cao tầng đã ổn định, vững chắc, không có hiện tượng lún và biến dạng.
Mốc đường chuyền cấp 1 là loại mốc bê tông cao 50 cm, đáy 40 x 40 cm mặt 20 x 20 cm; mốc đường chuyền cấp 2 có kích thước tương ứng là 40 x 40 và 15 x 15 cm. Trên đỉnh mốc bê tông có gắn dấu mốc bằng sứ hoặc bằng thép, trên đỉnh có khắc tâm mốc.
32 Điểm địa chính ở vùng nông thôn phải chôn sâu dưới mặt đất 30 - 40 cm, sau khi đậy nắp bê tông bảo vệ sẽ lấp đất và làm rãnh thòát nước xung quanh.
Điểm địa chính trong khu đô thị thường được chôn trên hè phố, phía trên không lấp đất mà dùng nắp đậy bằng bê tông, kích thước 50 x 50 x 10 cm đặt cao ngang mặt hè phố để bảo vệ, trên nắp có khắc chữ.
Sau khi chọn điểm, chôn mốc phải lập ghi chú điểm và bàn giao mốc cho đơn vị hành chính sở tại bảo vệ.