CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH
3.1. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH
3.2.4. Tổ chức đo đạc
Do chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo và do chuyển động tự quay quanh trục của Trái đất nên ở vị trí quan sát số vệ tinh xuất hiện trên bầu trời trong những thời điểm khác nhau sẽ là khác nhau. Để đảm bảo cho kết quả đo có độ tin cậy và độ chính xác cao, cần phải chọn thời gian đo có số vệ tinh xuất hiện trên bầu trời càng nhiều càng tốt, phân bố đều trên bầu trời theo phương vị và
góc cao. Số lượng vệ tinh và sự phân bố của chúng trên bầu trời quyết định PDOP nhỏ hay lớn.
Trước khi tiến hành đo GPS cần phải lập lịch đo, tức là phải xác định khoảng thời gian đo tối ưu. Trong phần mềm xử lý số liệu đo GPS có chương trình PLAN/QUICK PLAN. Đây là phần mềm để lập kế hoạch đo, trong đó có xác định thời gian đo thích hợp với vị trí điểm và điều kiện thông thoáng tại các điểm quan sát trong các ca đo, bảo đảm yêu cầu độ chính xác cho trước. Chương trình PLAN/QUICK PLAN được sử dụng với mục đích:
- Tạo ra các đoạn đo dã ngoại
- Xác định vị trí mà ở đó có thể tiến hành quan trắc - Mô ta tình trạng che khuất tại mỗi điểm
- Thay đổi các dạng đã nói trên
- Thông báo về khả năng nhìn thấy vệ tinh ở các dạng đồ thị hoặc ở các dạng khác
- Xác định thời gian quan sát tương thích với số vệ tinh cần thiết ở một điểm hoặc ở tất cả các điểm.
Trước khi lập kế hoạch đo cần đặt máy thu tại khu vực cần quan trắc để thu tín hiệu vệ tinh trong khoảng thời gian 5 phút nhằm xác định lịch vệ tinh mới nhất bởi nếu dùng lịch vệ tinh cũ quá 1 tháng thì các kết quả sẽ không chính xác.
Khi lập lịch đo cần lưu ý tới các tham số:
- Ngày lập lịch đo (date)
- Vị trí địa lý của khu đo (lấy giá trị B, L gần đúng trên bản đồ)
- Số vệ tinh tối thiểu cần quan sát thường chọn là 5, với sự phân bố vệ tinh như hiện nay điều kiện này mọi lúc, mọi nơi đều có thể thỏa mãn.
- PDOP lớn nhất cho phép khi quan sát. Giá trị của PDOP càng nhỏ thì độ chính xác định vị càng cao nhưng khoảng thời gian thỏa mãn trong ngày càng
ít. Đây là thông số ảnh hưởng đến cả chất lượng thu tín hiệu và tiến độ thi công.
Thông thường chọn PDOP nhỏ hơn 4 (khi đo lưới có độ chính xác cao nên chọn PDOP giới hạn là 3).
- Khoảng thời gian tối thiểu của ca đo. Thời gian đo theo lý lịch máy từ 45 phút đến 1 giờ theo chế độ đo tĩnh phù hợp với cạnh đo có chiều dài nhỏ hơn 10 km. Tuy nhiên đây là điều kiện tiêu chuẩn khi các điểm đo không bị che khuất, các tín hiệu nhiễu không ảnh hưởng đến tín hiệu đo. Thực tế khó có thể chọn được các điểm thu tín hiệu như điều kiện tiêu chuẩn vì vậy cần tăng thời gian thu tín hiệu phù hợp độ chính xác đối với các loại lưới. Do đó thường chọn thời gian đo từ 2 giờ đến 2 giờ 30 phút cho những lưới thi công và quan trắc biến dạng.
- Góc cao vệ tinh ≥ 150
Sau khi vị trí các điểm của mạng lưới đã được triển vẽ lên bản đồ, ta tiến hành khảo sát thực địa nhằm xác định lại các điều kiện đo tại từng điểm và điều kiện di chuyển máy trong lưới. Thông thường người ta lập cho mỗi điểm một phiếu khảo sát trong đó ghi đầy dủ các thông tin như số hiệu điểm, tên điểm, những điều cần lưu ý.
3.2.4.2. Tổ chức ca đo
Khi quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ GPS, việc đo đạc trong lưới thường được thực hiện theo phương pháp định vị tương đối tĩnh và cần có tối thiểu 4 máy thu tín hiệu. Số lượng điểm cơ sở càng nhiều càng có điều kiện để kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở và độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang càng cao. Thực tế số lượng điểm cơ sở từ 3 điểm trở lên trong khi đó nếu chỉ có 4 máy thu thì nhất thiết 3 máy phải đặt cố định tại 3 điểm cơ sở, máy còn lại lần lượt đặt tại các điểm quan trắc tạo nên các ca đo độc lập theo đồ hình liên kết cạnh. Nếu có nhiều máy thu có thể thiết kế đặt máy thu tại nhiều điểm cơ sở.
Ca đo (session) được hiểu là: khoảng thời gian thu tín hiệu vệ tinh trùng nhau của các máy thu. Khoảng quan trắc đầu tiên trong ngày được ký hiệu là ca đo DDD0 và tiếp theo là ca đo DDD1. Số hiệu ngày DDD được ký hiệu từ 001 đến 365 ngày, vậy ca đo 1672 chỉ ca đo thứ 3 trong ngày thứ 167.
Khi đặt các máy thu trong một ca đo cần xem xét các cạnh độc lập để hình thành các vòng khép gồm những cạnh không cùng ca. Thời gian thu tín hiệu GPS trong mỗi session phụ thuộc vào:
- Chiều dài cạnh cần đo - Số vệ tinh quan sát được - Độ nhiễu của tín hiệu
- Máy sử dụng là máy một tần hay máy hai tần số - Điều kiện thông thoáng tại điểm đo…
Thông thường khi vệ tinh càng nhiều thì cấu hình vệ tinh càng tốt và thời gian quan trắc có thể rút ngắn hơn. Tuy nhiên thời gian đo phải kéo dài tới mức nhất định để có thể xác định được số nguyên đa trị. Đối với cạnh ngắn (< 1km), số nguyên đa trị được giải trong khoảng 5 – 10 phút khi sử dụng pha của tần số L1. Nếu sử dụng máy thu 2 tần số, với kỹ thuật cổng rộng (Wide lane), ở khoảng cách đo là 15 km có thể nhận được kết quả chính xác chỉ trong 2 phút.
Phương pháp tốt nhất để xác định thời gian quan trắc đối với các mạng lưới lớn là tiến hành quan trắc trong khoảng thời gian dài hơn bình thường ở ngày thứ nhất để nhận được các tệp số liệu chuẩn (Ví dụ quan trắc kéo dài 90 phút với cạnh dài 1-5km và 120 phút đối với cạnh dài 5-20 km). Các tệp số liệu đo thử được xử lý thường sẽ đạt kết quả tốt, sau đó các tệp số liệu này được xử lý lại theo các đoạn chia ngắn hơn. Thời gian quan trắc tốt nhất là thời gian được rút ngắn nhưng vẫn giữ được kết quả tốt sau khi đối chiếu với kết quả xử lý toàn bộ số liệu đã đo.
Độ dài ca đo không nên kéo dài quá vì như vậy sẽ làm tăng đáng kể chi phí cho công trình, đồng thời tăng rủi ro trong điều kiện ngoại nghiệp. Khoảng thời gian giữa hai ca đo cần tính toán sao cho đủ thời gian di chuyển máy đến điểm tiếp theo.
Trong đo tĩnh, khâu tổ chức thực hiện đo cũng là một bước rất quan trọng.
Người tổ chức phải sắp xếp trình tự đo của các ca đo, trình tự di chuyển máy và phân công cụ thể từng thành viên trong tổ đo ngoại nghiệp phụ trách máy GPS.
Việc sắp xếp trình tự đo phải phù hợp với việc điều phương tiện di chuyển máy từ điểm này sang điểm khác. Mỗi thành viên trong tổ đo cần có sơ đồ lưới, sơ đồ kế hoạch di chuyển các máy thu và làm quen với địa hình khu vực đo để việc di chuyển máy từ điểm này sang điểm khác được tiến hành một cách nhanh chóng.
Nếu có m lần đặt máy lặp lại trung bình tại các điểm đo, s điểm trong mạng lưới và r máy thu ta sẽ xác định được số lượng ca đo tối thiểu trong một lưới GPS:
r s
n=m. (3.17)
(n được làm tròn thành số nguyên lớn hơn)
Số lượng trị đo thừa sr (số lần trung bình đặt máy tại các điểm đo tối thiều m = 1) được tính theo công thức:
sr = n.r - [s + (n – 1)] (3.18)
Khi lập ca đo cần lưu ý:
- Nếu có điểm bị che khuất mà không khắc phục được cần phải chọn thời gian đo cẩn thận đảm bảo yêu cầu đặt ra.
- Trong một ca đo phải đặt được nhiều trạm máy nhất và đo được nhiều cạnh nhất.
- Số điểm phải đặt lại giữa các ca đo là ít nhất.
- Số cạnh phải đo lặp lại giứa các ca đo là ít nhất.
- Chọn thời gian đo ít nhất, quãng đường đi thuận tiện và ngắn nhất.
- Trong giai đoạn xây dựng lưới, người ta thường phát triển lưới thành nhiều bậc. Theo công nghệ cũ thì việc thi công cũng như quá trình đo đạc được thực hiện riêng rẽ cho từng cấp lưới, tuần tự từ lưới cấp cao tới cấp thấp. Tuy nhiên khi ứng dụng công nghệ GPS, do thời gian thi công nhanh cho nên không nhất thiết phải đo tuần tự các bậc lưới mà các cấp lưới dù khác nhau vẫn có thể đo chung một lịch đo. Do đó việc lập lịch đo cần được xem xét tổng thể căn cứ trên bình diện toàn bộ mạng lưới của khu vực đo.
Trước khi đo cần làm tốt công tác chuẩn bị tránh những trục trặc có thể xảy ra trong quá trình đo. Các công tác chuẩn bị gồm [7]:
+ Kiểm tra các máy thu GPS và các thiết bị kèm theo
+ Chuẩn bị phương tiện đi lại để di chuyển theo đúng lịch đo.
+ Kiểm tra nguồn điện
+ Chuẩn bị phương tiện liên lạc (điện thoại, bộ đàm…)
+ Chuẩn bị phương án dự phòng trong trường hợp không liên lạc được bằng bộ đàm hoặc điện thoại di động
+ Chuẩn bị đồng hồ để phối hợp thời gian….
Khi đo trên mốc có định tâm bắt buộc ta cần phải lau sạch mặt mốc rồi mới lắp máy hoặc loại anten rời. Vạch định hướng của anten phải luôn hướng về phía bắc với sai số nhỏ hơn 50 (giảm sai số lệch tâm pha anten). Những chỗ khó định hướng cần đặt trước cọc định hướng để có thể định hướng anten trong mỗi lần đo.
Công tác đo trong lưới GPS gồm các thao tác: khởi động máy thu GPS tại trạm đo, thu tín hiệu và ghi vào bộ nhớ của máy. Khi đo lưới khống chế thi công nên sử dụng ít nhất 3 máy thu GPS loại một tần số có tham số độ chính xác a = 5
mm, b = 2 ppm và có định tâm quang học. Định tâm quan học của máy thu GPS cần được kiểm nghiệm trước khi sử dụng, bảo đảm sai số định tâm dưới 1mm.
Trước khi mở máy cho một ca đo cần xác định chiều cao anten bằng thước chuyên dụng đọc số đến 1 mm. Sau khi tắt máy cũng phải đo lại chiều cao anten để kiểm tra, chênh lệch chiều cao anten giữa hai lần đo không được vượt quá 2mm, lấy giá trị trung bình của chiều cao anten rồi ghi vào sổ đo. Trong quá trình đo cần tuân thủ đúng kế hoạch đo và bảo đảm an toàn cho máy thu, ghi đầy đủ các thông số theo quy định của sổ đo GPS ngoại nghiệp.