3. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
3.2.5. Kết quả bình sai lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS
* Quá trình bình sai GPS bằng phần mềm SOUTH vàphần mềm DPSurvey. - Khởi tạo PROJECT NEW: Tạo mới đặt tên file bình sai, chọn các thông số hệ tọa độ, kinh tuyến trục, múi chiếu.
Hình 3.3 Cài đặt hệ tọa độ VN 2000 và Kinh tuyến trục
- Nhập số liệu đo để tiến hành xử lý bình sai từ kết quả đo GPS.
- Xử lý số liệu tính cạnh (Baseline).
Hình 3.6 Quá trình xử lý loại bỏ tín hiệu nhiễu không tin cậy.
Hình 3.7 Quá trình đặt lại các thông số Mask Angle( góc ngưỡng); Variance Rate (giá trị RATIO>1,5); Epoch Inverval (thời gian giãn cách ghi tín hiệu);
Hình 3.8 Quá trình kiểm tra thời gian đồng bộ khi cần thiết.
*Các yêu cầu kỹ thuật và qui trình tính toán bình sai lưới GPS:
- Bình sai lưới trên hệ WGS -84.
- Sử dụng kết quả bình sai (BL) và mô hình GEOID EGM -96 để tính độ cao của tất cả các điểm.
- Bình sai lưới trong hệ tọa độ phẳng VN -2000, kinh tuyến trục 104045’ múi 30.
*Các chỉ tiêu xử lí, tính toán cạnh như sau:
- RMS cho phép ≤ 0,02 +0,004*D (Km); D: chiều dài cạnh - Ref — Var cho phép ≤ 30,0
- Ratio: giới hạn phần mềm ≥ 1,5
Trường hợp một trong các chỉ tiêu trên không đạt yêu cầu nhưng không quá 1,5 lần quy định thì căn cứ vào sai số khép tam giác hoặc khép vòng đạt yêu cầu để xem xét chấp nhận lời giải hay xử lý lại cạnh hoặc đo lại cạnh.
Sai số khép hình các tam giác ≤ 1/10.000. Sai số tương đối cạnh yếu nhất sau bình sai ≤ 1/25.000. Trường hợp cạnh nhỏ hơn 100m thì sai số ms ≤ 5cm.
* Kết quả tính bình sai lưới gồm:
- Bảng 3: Bảng trị bình sai, số hiệu chỉnh, sai số đo gia số tọa độ - Bảng 4: Bảng tọa độ vuông góc không gian sau bình sai
- Bảng 5: Bảnh tọa độ trắc địa sau bình sai
- Bảng 6: Bảng kết quả tọa độ phẳng và độ cao sau bình sai
- Bảng 7: Bảng chiều dài cạnh, phương vị và chênh cao sau bình sai
Bảng 3.4: Bảng trị đo gia số tọa độ và các chỉ tiêu sai số
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84
Số Tên đỉnh cạnh DX DY DZ RMS RATIO
TT Điểm đầu Điểm cuối (m) (m) (m) (m)
201 KV26 KV21 98.501 -26.518 133.535 0.028 3.180 225 KV54 KV48 285.613 18.160 127.276 0.018 4.500 3 KV33 KV35 -223.256 -67.442 8.623 0.011 99.900 215 KV55 KV54 51.275 31.728 -19.050 0.008 1.630 - RMS lớn nhất: (KV26--KV21) = 0.028 - RMS nhỏ nhất: (KV54--KV48) = 0.018 - RATIO lớn nhất: (KV33--KV35) = 99.900 - RATIO nhỏ nhất: (KV55--KV54) = 1.630
Nhận xét: Qua bảng trên cho thấy các chỉ tiêu đều đạt yêu cầu kỹ thuật trong xây dựng lưới khống chế đo vẽ.
Xem chi tiết bảng 1 phụ lục 1(Lưới khống chế đo vẽ Khu 1 xã Thạch Khoán)
Bảng 3.5: Bảng sai số khép hình
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84
Số Tên đỉnh tam giác dX dY dZ fS [S] fS/[S]
TT Đỉnh 1 Đỉnh 2 Đỉnh 3 (m) (m) (m) (m) TT Đỉnh 1 103 KV30 KV29 KV37 0.042 -0.171 -0.049 0.183 575.1 1/3149 112 KV79 6167 KV70 -0.040 0.109 0.047 0.125 3633. 2 1/29093 Tổng số tam giác: 226
- Sai số khép tương đối tam giác lớn nhất: (KV30--KV29--KV37) = 1/3149 - Sai số khép tương đối tam giác nhỏ nhất: (KV79--6167--KV70) =
1/2960337
dX sai số X, dy sai số Y dZ sai số độ cao fs sai số trung phương đều đảm bảo theo Thông tư 25/TT-BTNMT
Xem chi tiết bảng 2 phụ lục 1(Lưới khống chế đo vẽ Khu 1 xã Thạch Khoán)
Bảng 3.6: Bảng trị bình sai, số hiệu chỉnh, sai số đo gia số tọa độ
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84
Số Tên đỉnh cạnh DX(m) DY(m) DZ(m) S(m) mS(m)
TT Điểm đầu Điểm
cuối vDX(m) vDY(m) vDZ(m) vS(m) mS/S 194 KV25 KV24 -113.889 -0.145 -116.051 0.186 205.271 0.130 261.868 0.020 1/13056 55 KV03 KV09 -235.195 0.000 -44.877 0.000 -0.840 -0.001 239.440 0.014 1/16670 192 6170 6169 162.347 -0.015 301.656 -0.006 -684.093 0.004 765.073 0.029 1/25998 11 KV37 KV38 200.179 0.026 82.075 -0.059 -52.729 -0.024 222.684 0.009 1/25330 130 KV50 KV49 69.349 -0.017 15.155 -0.142 27.470 -0.048 76.115 0.021 1/3579 31 6167 KV82 2075.778 0.001 283.146 0.006 598.878 0.001 2178.917 0.017 1/131716 - Số hiệu chỉnh cạnh lớn nhất: (KV25--KV24) = 0.270m - Số hiệu chỉnh cạnh nhỏ nhất: (KV03--KV09) = 0.001m - SSTP cạnh lớn nhất: (6170--6169) = 0.029m - SSTP cạnh nhỏ nhất: (KV37--KV38) = 0.009m - SSTP tương đối cạnh lớn nhất:(KV50--KV49) = 1/3579 - SSTP tương đối cạnh nhỏ nhất:(6167--KV82) = 1/131716
Nhận xét: Qua bảng trên ta thấy số hiệu chỉnh rất nhỏ từ đo ta thấy độ chính xác của lưới đạt kết quả tốt.
Xem chi tiết bảng 3 phụ lục 1(Lưới khống chế đo vẽ Khu 1 xã Thạch Khoán)
Bảng 3.7: Bảng tọa độ vuông góc không gian sau bình sai
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN WGS84 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84
STT Tên điểm X(m) Y(m) Z(m)
1 6169 -1561847.220 5740262.090 2292512.766 2 6170 -1562009.551 5739960.440 2293196.855 3 KV01 -1563223.756 5739969.064 2292441.551
Bảng thể hiện tọa độ vuông góc không gian thể hiện cụ thể cho từng vị chí từng điểm trong không gian trên hệ quy chiếu WGS-84.
Bảng 3.8: Bảng tọa độ trắc địa sau bình sai
HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA WGS84 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84
STT Tên điểm B(° ' ") L(° ' ") H(m) 1 6169 21° 20' 43.40080" 105° 22' 09.35690" 29.698 2 6170 21° 21' 09.11890" 105° 22' 32.07150" 45.547 3 KV01 21° 20' 34.82950" 105° 23' 44.69150" 77.421 4 KV02 21° 20' 25.56850" 105° 23' 57.47560" 53.272 5 KV03 21° 20' 01.06990" 105° 23' 32.70060" 29.820 6 KV04 21° 20' 00.54620" 105° 23' 20.80630" 22.879 Bảng thể hiện tọa độ trắc địa thể hiện cụ thể vị chí từng điểm trong hệ tọa độ địa lý BL
Xem chi tiết bảng 5 phụ lục 1(Lưới khống chế đo vẽ Khu 1 xã Thạch Khoán)
Bảng 3.9: Bảng kết quả tọa độ phẳng và độ cao sau bình sai
HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG VN-2000 KINH TUYẾN TRỤC : 104°45' ELLIPSOID : WGS-84
Số Tên Tọa độ Độ cao Sai số vị trí điểm
TT điểm X(m) Y(m) h(m) (mx) (my) (mh) (mp)
1 6169 2345645.268 548696.785 54.395 --- --- --- --- 2 6170 2346373.548 548930.453 70.299 --- --- --- --- 3 KV01 2345554.621 550102.140 102.160 0.006 0.005 0.010 0.008 4 KV02 2345452.499 550235.179 78.007 0.006 0.004 0.010 0.008 5 KV03 2345180.484 549978.790 54.554 0.006 0.004 0.009 0.007 6 KV04 2345174.309 549855.317 47.615 0.007 0.005 0.010 0.008
Bảng thể hiện tọa phẳng thể hiện cụ thể vị chí từng điểm trong hệ tọa phẳng kết quả tin cậy nhất dùng để đo đạc chi tiết các thửa đất.
Bảng 3.10: Bảng chiều dài cạnh, phương vị và chênh cao sau bình sai
HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG VN-2000, ELLIPSOID : WGS-84
Cạnh tương hỗ Chiều dài mS
ms/S Phương vị m Ch.cao mh Điểm đầu Điểm cuối (m) (m) ° ' " " (m) (m) KV33 KV32 112.276 0.003 1/37899 203 13 31.25 4.42 10.365 0.009 KV33 KV35 233.353 0.002 1/104077 87 16 53.49 2.61 -2.854 0.009 KV36 KV32 147.424 0.005 1/31075 351 35 13.86 5.00 7.507 0.011 KV37 KV29 267.338 0.004 1/63387 284 27 32.80 4.31 10.273 0.012 KV29 KV38 133.744 0.006 1/23110 160 38 07.86 6.92 -4.614 0.012 KV37 KV38 222.603 0.004 1/54603 254 30 58.82 4.96 5.659 0.012
Bảng thể hiện các chỉ tiêu đạt được của lưới và đánh giá kết quả của từng điểm trong lưới cả về vị trí và phương vị.
Xem chi tiết bảng 7 phụ lục 1(Lưới khống chế đo vẽ Khu 1 xã Thạch Khoán)
KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC
1 . Sai số trung phương trọng số đơn vị. mo = ± 1.000 2 . Sai số vị trí điểm:
Lớn nhất: (KV11). mp = 0.008(m). Nhỏ nhất: (KV33). mp = 0.001(m). 3 . Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh :
Lớn nhất: (KV72---KV76). mS/S = 1/ 12297 Nhỏ nhất: (6167---KV82). mS/S = 1/ 833713 4 . Sai số trung phương phương vị cạnh :
Lớn nhất: (KV55---KV54). m = 19.79" Nhỏ nhất: (6167---KV82). m = 0.32" 5 . Sai số trung phương chênh cao :
Lớn nhất: (KV12---KV11). mh= 0.014(m). Nhỏ nhất: (6167---KV82). mh= 0.008(m). 6 . Chiều dài cạnh : Lớn nhất: (6167---KV82). Smax = 2178.43m Nhỏ nhất: (KV55---KV54). Smin = 62.59m Trung bình: Stb = 304.48m.
Bảng 3.11: So sánh số liệu đạt được với các văn bản quy định hiện hành
STT Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới khống chế đo vẽ Độ chính xác Theo quy định Độ chính xác đạt được Đánh giá
Sau khi có kết quả đo GPS ta so với hạn sai (theo Thông 25) ta thấy kết quả đều trong hạn sai cho phép
3.3 So sánh phương pháp thành lập lưới đo vẽ bằng máy đo GPS với phương pháp đo bằng máy toàn đạc điện tử .
So sánh công nghệ GPS với công nghệ đo bằng máy toàn đạc điện tử trong đo lưới khống chế.
Đo lưới không chế đo và bằng máy toàn đạc điện tử thường thiết kế dạng lưới đa giác (lưới đường chuyền)
Đường chuyền là một dạng cơ bản của lưới khống chế mặt bằng. Trên khu đo bố trí các điểm nối với nhau tạo thành đường gãy khúc, trong trắc địa người ta gọi đó là “Đường chuyền”, “Đường đa giác”, “Đường sườn”. Đo tất cả các góc ngoặt của đường chuyền ta sẽ xác định được vị trí tương hỗ giữa các điểm. Nếu biết tọa độ của một điểm và góc phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính ra góc phương vị và các tọa độ của các điểm khác trên đường chuyền.
- Phương pháp đường chuyền chỉ thích ứng ở những khu vực mà ở đó nếu áp dụng phương pháp tam giác thì phải dựng hàng loạt tiêu cao.
- Lưới đường chuyền chọn điểm linh hoạt hơn nhưng điều kiện ràng buột ít hơn nên độ chính xác các yếu tố của lưới kém lưới đo góc. Từ những năm 1960 trở lại đây phương tiện đo cạnh có nhiều cải tiến, đặc biệt khi có các máy toàn đạc điện tử (Total station) vừa đo góc, vừa đo cạnh có độ chính xác cao nên phương pháp đa giác được dùng khá phổ biến.
- Đồ hình cơ bản của đường chuyền có thể chia thành 3 dạng chính cơ bản là “đường chuyền phù hợp”, “lưới đường chuyền”, “đường chuyền khép kín”.
- Đối với khu vực đo kéo dài, hai đầu có các điểm khống chế cấp cao thì dùng dạng đường chuyền phù hợp.
* Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của đường chuyền: - Đường chuyền hạng I xây dựng theo các vòng khép kín.
sau bình sai so với điểm gốc 1cm cầu
2 Sai số trung phương tương đối cạnh
sau bình sai ≤1/25.000
1/ 833713
Đạt yêu cầu
- Đường chuyền hạng II xây dựng bên trong các vòng khép đường chuyền hoặc khóa tam giác hạng I ở dạng lưới.
- Những điểm đường chuyền hạng III được xác định trên cơ sở những điểm tam giác, đường chuyền hạng cao bằng các tuyến đường đơn hoặc hệ thống các đường chuyền có một hoặc nhiều điểm nút.
- Những điểm đường chuyền hạng IV được xác định trên cơ sở những điểm trắc địa Nhà nước cấp cao bằng các đường chuyền đơn hoặc hệ thống các đường tạo thành những điểm nút.
So sánh về số lượng điểm và thời gian thi công lưới khống chế đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1/1000 (Phương pháp đường chuyền chọn được 20 điểm/ngày, 45 phút/trạm, ngày đo được 11 trạm = 11 điểm; công nghệ GPS chọn 40 điểm/ngày, 60 phút /ca, mỗi ca 3 điểm, ngày đo 7 ca=21 điểm)
Bảng 3.12: So sánh hạng mục công việc giữa hai phương pháp thành lập lưới đo vẽ
STT Hạng mụccông việc Máy đo GPS Máy toàn đạc điện tử
1 Người đo lưới Chuyên môn trung bình Kinh nghiệm đo ngắm tốt
2 Khảo sát thiết kế Đơn giản Phức tạp
3 Chọn điểm Từng cặp thông nhau Thông nhau có lôgíc
4 Số lượng điểm gốc ít nhiều
5 Đo lưới Đơn giản, thời gian ngắn Phức tạp, thời gian dài
6 Hoàn chỉnh số liệu Đơn giản Phức tạp
7 Tính toán bình sai Nhanh, chính xác Dễ nhầm lẫn Qua thi công thực tế ta có kết quả trên để so sánh, ta thấy đo theo công nghệ GPS đều hạn chế được sai số.
Nhận xét qua bảng trên cho thấy xây dựng lưới khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS không đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, thiết kế đơn giản, khi đo đơn giản, hoàn chỉnh số liệu nhanh gọn, không nhầm lẫn, không lãng phí các điểm trung gian không cần thiết, thời gian rút ngắn.
Bảng 3.13: So sánh các yếu tố gây sai số của hai phương pháp thành lập lưới STT Các công đoạn trong
thành lập lưới Máy đo GPS Máy toàn đạc điện tử
1 Đo ngắm Không Ảnh hưởng bắt mục tiêu
2 Đọc số Không Dễ nhầm lẫn
3 Ghi chép, tính sổ Đơn giản Phức tạp, nhầm lẫn
4 Nhập số liệu Đơn giản Phức tạp
5 Điểm trung gian Không Có
6 Thời gian thi công Ngắn dài
So sánh các công việc thực hiện trong hai phương pháp đo cho thấy đo theo công nghệ GPS đơn giản hơn nhiều.
Bảng 3.14: So sánh thời gian thi công, mật độ điểm lưới của hai phương pháp STT Hạng mục công việc Đơn vị tính Công nghệ
GPS
Phương pháp đường chuyền
1 Số lượng người đo lưới Người 6 6
2 Khảo sát thiết kế Người 6 6
3 Số lượng điểm gốc Điểm 5 6
4 Số lượng điểm mới lập Điểm 192 50
300 100
5 Tổng số điểm Điểm 197 307
6 Chọn điểm, đóng cọc Ngày 3 8
7 Đo lưới Ngày 5 10
8 Tính toán sổ đo Ngày 1 3
9 Hoàn chỉnh số liệu Ngày 1 3
10 Tính toán bình sai Ngày 1 1
Tổng số ngày 11,0 25,0
* Từ bảng so sánh trên ta đánh giá về hiệu quả kinh tế
- Công nghệ ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế đo vẽ: + Rút ngắn được thời gian thi công lưới đo vẽ hơn so với phương pháp lưới đường chuyền.
+ Chỉ cần các cặp điểm thông hướng, dễ chọn điểm thiết kế lưới, đặc biệt trong điều kiện địa hình địa vật khó khăn;
+ Độ chính xác vị trí điểm trong lưới đồng đều, đảm bảo độ chính xác BĐĐC; + Xử lý số liệu đơn giản, dễ dàng với cả những lưới lớn có nhiều điểm; + Số liệu đo khách quan, không thể có sự can thiệp của con người -> tọa độ tính ra tin cậy, có độ chính xác cao -> nghiệm thu dễ đạt yêu cầu.
- Xử lý số liệu GPS bằng Phần mềm SOUTH và phần mềm chuyên dụng kèm theo máy đo
- Module xử lý cạnh để nhận được các cạnh đo ngoài thực địa. Không cần quan tâm đến việc sử dụng công nghệ đo đạc ngoài thực địa, việc xử lý cạnh sẽ tự động xem xét và phân biệt các file dữ liệu đo tĩnh, tĩnh nhanh, đo động.
- Sử dụng mô hình Geoid EGM2008; EGM2008 là 2,5' x 2,5' so với EGM96 là 15'x15' (EGM96 được tính sẵn cho các mắt lưới tọa độ địa lý với giãn cách 15’ x 15’, một phút tương đương khoảng 2km).
- Phân tích đánh giá về tính ổn định của các điểm gốc, từ đó quyết định các điểm gốc tham gia tính lưới, loại bỏ hoặc xử lý tính bình sai lại.
Bảng 3.15: So sánh hiệu quả kinh tế của hai phương án thi công lưới (máy đo GPS và máy toàn đạc điện tử)
STT Các hạng mục Đơn vị tính Công nghệ GPS Phương pháp đường chuyền 1 Về kỹ thuật Chất hượng Tốt Đạt
2 Về con người Người 06 06
3 Số lượng điểm gốc Điểm 5 6
4 Về thời gian thi công Ngày Điểm
11,0 50
25,0 100
Từ các bảng trên ta tổng hợp so sánh và để đánh giá giữa hai phương pháp đo : Kết quả phân tích về lý thuyết và thực tiễn khi so sánh về phương pháp thành