Máy kinh vĩ,máy toàn đạc điện tử

Chương 5 Tính toán Trắc địa

6.2. Máy kinh vĩ,máy toàn đạc điện tử

1/ Máy kinh vĩ là dụng cụ để đo góc bằng và góc đứng. Ngồi ra, nó cịn dùng để đo dài, đo cao với độ chính xác thấp.

2/Theo cấu tạo máy kinh vĩ được chia ra làm 3 loại: 2a/ máy kinh vĩ kim loại,

2b/ máy kinh vĩ quang học, 2c/ máy kinh vĩ điện tử.

3/ Theo độ chính xác máy kinh vĩ được chia ra làm 3 loại: 3a/ máy kinh vĩ chính xác cao,

3b/ máy kinh vĩ chính xác vừa, 3c/ máy kinh vĩ chính xác thấp.

4/ Cấu tạo của máy kinh vĩ gồm có các bộ phận chính sau đây (hình 6.3): 4a/ Ống kính để ngắm điểm mục tiêu được rõ ràng và chính xác.

4b/ Vành độ ngang, đứng, bộ phận đọc số để đo góc bằng và đo góc đứng. 4c/ Ống thủy (trịn, dài) để làm căn cứ cân bằng máy.

55

Hình 6.3

5/Máy toàn đạc đện tử là loại máy Trắc địa đồng thời cho phép đo được tất cả các yếu tố: góc,

dài, cao với độ chính xác cao và tự động hóa cao.

Đặc điểm của máy toàn đạc điện tử:

5a/ Hiện nay các máy tồn đạc điện tử có dung lượng bộ nhớ trong rất lớn (từ 5.000 đến 10.000 điểm). Nhờ vậy thời gian đo đạc ngoài trời được kéo dài đến hàng tuần lễ.

5b/ Độ chính xác đo góc đạt được 2".

5c/ Độ chính xác đo dài đạt trung bình vào khoảng 5mm trên mỗi đoạn đo.

5e/ Quy trình thao tác được kết hợp giữa các bộ phận cơ quang thông thường với điều khiển hệ thống các phím điện tử chức năng.

5f/ Số liệu đo đạc được hiện lên màn hình rất dễ đọc,được ghi chép tự động hóa và ghép nối với máy vi tính rất thuận tiện.

5g/ Đặc biệt nhờ có một số chương trình con giải các bài tốn Trắc địa chuyên dụng được cài đặt trong máy đo đã làm cho nhiều việc được tự động hóa hơn nữa:Nhờ vậy năng suất lao

động đạt rất cao.

5h/ Trên thế giới có nhiều nước đã chế tạo được máy tồn đạc điện tử.Các nước Đơng Âu, Tây Âu (hãng Leica), Mỹ (hãng Trimble), Nhật Bản (hãng Nikon, Topcon, Pentax).

Máy toàn đạc điện tử là dụng cụ đo đạc Trắc địa của thế kỷ thứ 21.

6.3. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH MÁY KINH VĨ

Để đo được góc bằng, góc đứng thì các bộ phận của máy kinh vĩ phải liên kết với nhau sao cho các trục, các mặt phẳng phải hoặc là nằm ngang hay thẳng đứng, hoặc là song song hay vng góc với nhau. Trong quá trình làm việc phải định kỳ kiểm nghiệm lại những tính chất đó

56

của máy kinh vĩ. Nếu thấy những tính chất đó khơng cịn được đảm bảo nữa thì phải điều chỉnh lại cho đúng. Cụ thể là:

1. Trục ống thủy dài trên bàn độ ngang phải vng góc với trục thẳng đứng của máy

Đặt ống thủy dài trên bàn độ ngang song song với đường thẳng nối hai ốc cân máy, xoay hai ốc cân máy này theo chiều ngược nhau để đưa bọt nước về giữa ống. Quay máy đi 90, xoay ốc cân máy thứ ba đưa bọt nước vào giữa. Quay máy đi 180. Nếu thấy bọt nước vẫn ở giữa hay chỉ lệch khỏi giữa không quá nửa khoảng chia thì coi như tính chất này được thỏa mãn.

Nếu thấy bọt nước lệch quá nửa khoảng chia thì phải điều chỉnh lại: vặn vít điều chỉnh của ống thủy dài để đưa bọt nước dịch vào một khoảng bằng nửa cung lệch. Vặn ốc cân máy (thứ ba) để đưa bọt nước dịch nốt một nửa cung lệch còn lại (bọt nước vào giữa. Thường phải tiến hành điều chỉnh như trên vài ba lần mới được.

2. Trục ngắm của ống kính phải vng góc với trục quay nằm ngang của ống kính

Chọn một điểm A sắc nét, cách xa máy và ở độ cao gần bằng độ cao của ống kính. Đưa trục quay của máy về vị trí thẳng đứng. Ngắm điểm A, đọc số trên vành độ ngang T (ký hiệu số đọc được khi vành độ đứng ở bên trái ống kính). Đảo kính, ngắm lại điểm A, đọc số trên vành độ ngang P (ký hiệu số đọc được khi vành độ đứng ở bên phải ống kính). Hiệu các số đọ T – P (trái trừ phải) khi vành độ đứng ở vị trí trái và phải phải bằng 180. Sai lệch của hiệu số này được gọi là sai số ngắm hướng, ký hiệu là 2c. Nếu sai số ngắm hướng 2c bé hơn hoặc bằng hai lần độ chính xác của các bộ phận đọc số thì coi như tính chất này được đảm bảo.

Nếu sai số ngắm hướng 2c lớn hơn hai lần độ chính xác của bộ phận đọc số (vành độ ngang) thì phải tiến hành điều chỉnh lại bằng cách đặt lên vành độ ngang số đọc bằng (T-c) hoặc (P+c) rồi dùng các vít điều chỉnh hai bên của lưới chỉ để đưa trung tâm màng dây chữ thập vào trùng với điểm ngắm A. Thường phải tiến hành điều chỉnh một số lần mới được.

3. Trục quay nằm ngang của ống kính phải vng góc với trục quay thẳng đứng của máy

Cân bằng máy: ngắm lên điểm B ở trên tường cách máy từ 2030m dưới một góc từ 30 đến 50 so với mặt phẳng ngang. Hạ ống kính về phía dưới (nằm ngang), đánh dấu hình chiếu của điểm Bt. Đảo kính và cũng làm như trên được B2. Nếu thấy cả hai hình chiếu của điểm (B1, B2) vượt khỏi giới hạn mặt phẳng phân giác lưới chì (chiều rộng của cặp chì đứng song song) thì phải đưa máy vào xưởng sửa chữa.

4. Sai số chỉ tiêu vị trí ban đầu của bàn độ đứng (MO) phải ổn định và gần bằng 0

Để xác định MO hãy ngắm một điểm C rồi đọc số ở cả hai vị trí của bàn độ đứng (T, P). Luôn nhớ rằng trước khi đọc số phải đưa bọt nước của ống thủy dài trên bàn độ đúng vào giữa. Tính MO theo cơng thức: T P 360 MO 2     (6.9)

Điều chỉnh MO bằng cách dùng điều chỉnh sai số MO. Lúc này b

ống thủy đưa bọt nước vào giữa. Sau khi điều chỉnh xong phải tiến h Ngồi ra, cịn cần phải kiểm nghiệm, điều ch

phạm).

6.4. ĐO GĨC BẰNG

1. Cơng tác chuẩn bị tại mỗi trạm đo góc

1/ Định tâm máy

Định tâm máy là đưa cho trục đứng của máy đi qua đỉnh góc cần đo nhờ quả dọi hay bộ phận định tâm quang học.

2/ Cân bằng máy

Cân máy là đưa cho trục đứng của máy về vị trí thẳng đứng nhờ căn cứ v bàn độ ngang.

3/ Đặt máy

Trong thực tế, việc đặt máy v cân máy, chúng có liên quan và có bộ phận định tâm quang học nh

3a) Định tâm máy sơ b

Giữ cho trục máy gần thẳng đứng (để bọt n

phận định tâm quang học, dịch chuyển ba chân máy sao cho tâm máy v

3b) Cân bằng máy sơ b

Nhìn vào ống thủy trịn, dận các chân máy cho chắc chắn, nh của ống thủy tròn ở gần giữa. Vặn các ốc để rút các chân máy tròn vào giữa. Vặn ba ốc cân máy để cho bọt n

3c) Cân bằng máy chính xác

- Đặt cho ống thủy dài trên bàn đ (1, 2) nào đó. Vặn hai ốc cân m 6.12a).

Xoay ống thủy dài trên bàn độ ngang một góc khoảng 90 (3) sao cho bọt nước ống thủy dài vào gi

57

ùng ốc vi động đặt số đọc trên vành độ đứng bằng số đọc đ ày bọt nước lệch khỏi vị trí giữa. Dùng ốc vít điều chỉnh ri ữa. Sau khi điều chỉnh xong phải tiến hành kiểm tra lại.

ần phải kiểm nghiệm, điều chỉnh những tính chất khác nữa (xem trong Quy

ẩn bị tại mỗi trạm đo góc

ục đứng của máy đi qua đỉnh góc cần đo nhờ quả dọi hay bộ phận

ục đứng của máy về vị trí thẳng đứng nhờ căn cứ vào ống thủy d

ực tế, việc đặt máy vào đỉnh góc cần đo gồm đồng thời cả hai việc: định tâm máy v cân máy, chúng có liên quan và ảnh hưởng lẫn nhau, ta phải làm đúng dần. Chẳng hạn với máy

ộ phận định tâm quang học như Theo 020 ta tiến hành đặt máy vào đỉnh góc cần đo nh

sơ bộ

ữ cho trục máy gần thẳng đứng (để bọt nước của ống thủy tròn gần ở giữa). Nh

ọc, dịch chuyển ba chân máy sao cho tâm máy vào gần đỉnh góc cần đo.

máy sơ bộ

ận các chân máy cho chắc chắn, nhưng vẫn đảm bảo sao cho bọt n ở gần giữa. Vặn các ốc để rút các chân máy lên xuống sao cho bọt n ữa. Vặn ba ốc cân máy để cho bọt nước thủy tròn vào đúng giữa.

máy chính xác

ài trên bàn độ ngang nằm song song với đường thẳng nối hai ốc cân máy ặn hai ốc cân máy này ngược chiều nhau cho bọt nước thủy dài vào gi

ộ ngang một góc khoảng 90. Chỉ vặn ốc cân máy thứ ba c ài vào giữa (hình 6.12b).

ộ đứng bằng số đọc đã được ốc vít điều chỉnh riêng của

ểm tra lại.

ỉnh những tính chất khác nữa (xem trong Quy

ục đứng của máy đi qua đỉnh góc cần đo nhờ quả dọi hay bộ phận

ống thủy dài trên

ỉnh góc cần đo gồm đồng thời cả hai việc: định tâm máy và ần. Chẳng hạn với máy ỉnh góc cần đo như sau:

ần ở giữa). Nhìn qua bộ ần đỉnh góc cần đo.

ẫn đảm bảo sao cho bọt nước ống sao cho bọt nước thủy

ờng thẳng nối hai ốc cân máy ài vào giữa (hình

3d) Định tâm máy chính xác

Nới lỏng ốc nối giữa máy với chân máy ra, nh chuyển đầu máy cho tâm của nó v

Lúc này điều kiện cân máy có thể bị phá vỡ. Ta phải l đến khi nào cả hai điều kiện định tâm máy v

4/ Tìm màng dây ch

Ngước ống kính lên bầu trời trong sáng, xoay v dây chữ thập hiện lên rõ nét nhất th

5/ Ngắm điểm mục ti

5a) Bắt mục tiêu sơ bộ

Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ tr Xoay ống kính sang trái hay phải v ngang và đứng lại. Vặn ốc điều ảnh để t từng mục tiêu cụ thể.

5b) Bắt mục tiêu chính xác

Vặn các ốc vi động ngang và đ vào đúng mục tiêu cần ngắm.

5c) Khử hiện tượng thị sai

Hơi dịch chuyển mắt đi một tý, nếu thấy ảnh vật h tâm màng dây chữ thập, tức là có hi

khơng thấy cịn hiện tượng thị sai nữa th

2. Phương pháp đo cung

1/. Áp dụng

Phương pháp đo cung được áp dụng có hai hướng đo (hình 6.13).

2/. Quy trình đo

Giả sử cần đo góc bằng AOB. Đặt máy tại điểm O 1/. Ngắm A. Đọc số trên bàn đ

000'00".

2/. Ngắm B. Đọc số trên bàn độ ngang đ 3/. Đảo ống kính (trái, phải).

4/. Ngắm B. Đọc số trên bàn đ 5/. Ngắm A. Đọc số trên bàn đ

58

Hình 6.12

ịnh tâm máy chính xác

ới lỏng ốc nối giữa máy với chân máy ra, nhìn qua bộ phận định tâm quang học, dịch ển đầu máy cho tâm của nó vào đúng đỉnh góc cần đo. Vặn chặt ốc nối lại.

ều kiện cân máy có thể bị phá vỡ. Ta phải làm lại tiếp tục từ bư

ả hai điều kiện định tâm máy và cân máy đồng thời được bảo đảm mới thơi.

Tìm màng dây chữ thập rõ nét nhất

ầu trời trong sáng, xoay vịng kính mắt cho đến khi nào nhìn th ất thì thơi. Việc này phụ thuộc vào mắt của từng ng

ắm điểm mục tiêu

ộ trên ống kính (là đầu ruồi và khe ngắm hay ống ngắm s ải và lên hoặc xuống để tìm thấy mục tiêu. Hãm t

ứng lại. Vặn ốc điều ảnh để tìm ảnh mục tiêu rõ nét nhất. Điều này ph

êu chính xác

à đứng tương ứng thích hợp để đưa trung tâm màng dây ch

ợng thị sai

ịch chuyển mắt đi một tý, nếu thấy ảnh vật hình như cũng bị dịch chuyển một ít so với à có hiện tượng thị sai, ta vặn ốc điều ảnh một chút cho đến khi n ị sai nữa thì thơi.

ợc áp dụng khi tại mỗi trạm đo chỉ

ả sử cần đo góc bằng AOB. Đặt máy tại điểm O

ên bàn độ ngang được a' =

ộ ngang được b' = 3000'00".

ên bàn độ ngang được b" = 21000'10". ên bàn độ ngang được a" = 18000'00".

Hình 6.13

ộ phận định tâm quang học, dịch

ước c) trở đi cho ợc bảo đảm mới thơi.

ào nhìn thấy màng ắt của từng người.

ắm hay ống ngắm sơ bộ). êu. Hãm tất cả ốc khóa ày phụ thuộc vào

ưa trung tâm màng dây chữ thập

ũng bị dịch chuyển một ít so với ợng thị sai, ta vặn ốc điều ảnh một chút cho đến khi nào

3/. Tính tốn góc b

1/. Tính góc bằng ở lượt đo đi (nửa đầu) ' = b' 2/. Tính góc bằng ở lượt đo về (nửa sau)

" = b" 3/. Tính góc bằng một lần đo đủ

    

4/. Quy định

Các giá trị góc bằng ' và " khơng đư bàn độ ngang:

|

1/. Độ chênh góc giữa lượt đo đi với

|'| =

2/. Độ chênh góc cho phép giữa l

|

3. Phương pháp đo vịng

1/. Áp dụng

Phương pháp đo vòng được áp dụng khi tại mỗi trạm đo có

2/. Quy trình đo

59

ằng theo “hướng đo trực tiếp”

ợt đo đi (nửa đầu) ':

' = b' – a' = 3000'00" – 000'00" = 3000'00" ợt đo về (nửa sau) ":

" = b" – a" = 21000'10" – 18000'00" = 3000'10" ằng một lần đo đủ : 30 00 00 30 00 10 30 00 05 2 2                   

" không được khác nhau quá hai lần số đọc nhỏ nhất (2t) ở tren

' - "| 2t

ợt đo đi với lượt đo về:

= |' - "| =|3000'00" - 3000'10"|= 10"

ữa lượt đo đi với lượt đo về (với máy T100):

chophep| = 2t = 2.10" = 20"

ợc áp dụng khi tại mỗi trạm đo có từ ba hướng đo trở l

Hình 6.14

(6.10)

00'10" (6.10)

30 00 05  (6.12)

ợc khác nhau quá hai lần số đọc nhỏ nhất (2t) ở tren

(6.13)

60

1/. Quay ống kính thuận chiều kim đồng hồ, lần lượt ngắm các điểm A, B, C, A, đọc số tương ứng trên bàn độ ngang được: a , b , c , a1 1 1 1

1 a = 000'00". 1 a = 000'10". b1 = 7000'00". c1 = 23000'00". 2/. Đảo ống kính (trái, phải)

3/. Quay ống kính ngược chiều kim đồng hồ, lần lượt ngắm các điểm A, C, B, A, đọc số tương ứng trên bàn độ ngang được: a , b , c , a2 2 2 2:

2 a = 000'10". 2 a = 000'00". b2 = 25000'10". c2 = 5000'00".

3/. Tính tốn góc bằng theo “hướng đo trung bình”

1/. Tính hướng đo trung bình (theo hướng đo trực tiếp):

Từ a1,a1,a , a2 2 tính được 0 10 0 10

a 0 00 00 0 00 05 4              Từ b1,b2 tính được 0 10 b 70 00 00 70 00 05 2            Từ c1, c2 tính được 0 10 c 230 00 00 230 00 05 2           

2/. Quy không hướng đầu (từng hướng đo trung bình được bớt đi a 0 00 05 ): a0 = aa = 000'05"  000'05" = 000'00"

b0 = ba = 7000'05"  000'05" = 7000'00" c0 = ca = 23000'05"  000'05" = 23000'00"

3/. Tính góc bằng giữa các hướng (theo hướng đo trung bình đã quy khơng): AOB = b0 a0 = 7000'00"  000'00" = 7000'00"

BOC = c0b0 = 23000'00"  7000'00" = 16000'00"

61

Sự khác nhau giữa lượt đo thuận chiều kim đồng hồ và lượt đo ngược chiều kim đồng hồ của cùng một hướng đo (sai số ngắm chuẩn 2c) không được vượt quá hai lần số đọc nhỏ nhất trên bàn độ ngang (2t).

1/. Tính sai số ngắm chuẩn khi đo ngắm từng hướng: 2c(OA) = 0"

2c(OB) = -10" 2c(OC) = -10".

2/. Tính sai số ngắm chuẩn cho phép (với máy T100): 2c = 2t = 2.10" = 20".

4. Phương pháp đo lặp

1/Phương pháp đo lặp được áp dụng khi tại mỗi trạm đo chỉ có hai hướng đo, góc cần được đo với độ chính xác cao hơn sai số đọc.

2/Thực chất của phương pháp đo lặp là lần lượt đặt n lần liên tiếp góc cần đo lên vành độ ngang, nhưng chỉ đọc số chính xác có hai lần đầu tiên và cuối cùng trong từng lượt đo mà thôi.