Chương 3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM
3.3 Ứng dụng GPS trong bố trí tâm trụ cầu
Khác với các phương pháp bố trí tâm trụ truyền thống khi áp dụng công nghệ GPS vào bố trí tâm trụ chủ yếu sử dụng bố trí theo tọa độ điểm. Sau đây là hai phương pháp bố trí vị trí điểm.
3.3.1. Kỹ thuật RTK trong bố trí tâm trụ 3.3.1.1. Tìm hiểu kỹ thuật đo RTK
Đo động xử lý tức thời hay còn gọi bằng đo động thời gian thực (Real Time Kinematic viết tắt là RTK) là kỹ thuật đo mà việc đo đạc và xử lý số liệu diễn ra tức thời.
Theo kỹ thuật đo này, giữa trạm Base và trạm Rover được trang bị một thiết bị phát và thu tín hiệu radio (gọi là Radio Link). Trạm Base phát đi toạ độ của mình và tín hiệu vệ tinh mà nó thu được truyền đến trạm Rover. Trạm Rover thu tín hiệu này, kết hợp với tín hiệu vệ tinh mà nó thu được để tính ngay ra toạ độ các điểm. Để có toạ độ trong hệ toạ độ địa phương thì phải cài các tham số chuyển đổi từ hệ toạ độ WGS 84 sang hệ toạ độ địa phương. Trong đo động tức
thời (RTK) cần phải biết trước toạ độ, độ cao của điểm trạm tĩnh và một số điểm khác phân bố quanh khu đo để làm thủ tục định chuẩn (cabliration).
Hình 3.5: Đo đạc GPS theo kỹ thuật RTK 3.3.1.2. Ưu nhược điểm của kỹ thuật đo RTK
1. Ưu điểm
- Xác định toạ độ một cách nhanh chóng chỉ vài giây đến vài chục giây.
- Độ chính xác cao, chỉ kém đo tĩnh nhanh cỡ hai lần, các máy thu GPS hỗ trợ kỹ thuật đo RTK hiện nay có độ chính xác đo RTK khoảng 10mm + 1ppm.
- Trạm Base và trạm Rover có thể cách nhau tới 10 km mà không cần thông hướng với nhau, giảm được các công tác lập lưới khống chế cấp thấp khi đo vẽ mà sử dụng ngay điểm Địa chính cơ sở làm điểm trạm Base.
2. Nhược điểm
- Trong suốt quá trình đo máy thu phải liên tục thu tín hiệu vệ tinh nên chỉ đo được ở những nơi thông thoáng trên bầu trời. Tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng không để xảy ra tình trạng tín hiệu thu bị gián đoạn. Nếu xảy ra
trường hợp này phải tiến hành khởi đo lại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo
- Trong đo GPS động người ta đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết kế và tổ chức đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu của vệ tinh.
3.3.1.3. Ứng dụng kỹ thuật đo RTK trong bố trí tâm trụ
Việc bố trí tâm trụ cầu sử dụng kỹ thuật RTK rất đơn giản vì hầu hết các máy đo GPS có hỗ trợ kỹ thuật RTK đều có chương trình bố trí điểm này. Nội dung chính được triển khai qua các bước như sau:
Bước 1: Chuẩn bị tọa độ điểm trạm chủ (trạm base) và tọa độ thiết kế các điểm tâm trụ cần bố trí.
Bước 2: Thiết lập trạm chủ (trạm base), cân máy tại trạm chủ, cài đặt các thông số cần thiết và nhập tọa độ trạm chủ.
Bước 3: Sử dụng chương trình bố trí điểm (Setting out) có sẵn trong máy con (Rover) và nhập tọa độ tâm trụ cần bố trí, sau đó di chuyển và theo dõi độ lệch của điểm Rover đang đo được và điểm thiết kế đã nhập. Từ độ dịch chuyển đó di chuyển Rover và theo dõi thông số độ lệch để có thể tìm ra vị trí chính xác tâm trụ theo tọa độ thiết kế.
Bước 4: Đánh dấu và kiểm tra hoàn nguyên điểm.
3.3.2. Kỹ thuật đo tĩnh nhanh trong bố trí tâm trụ 3.3.2.1. Nguyên lý đo tĩnh nhanh
Đo tĩnh nhanh về bản chất là phương pháp đo GPS tương đối tĩnh nhưng trong một khoảng thời gian ngắn.
Định vị tương đối là trường hợp dùng hai máy thu GPS đặt ở 2 điểm khác nhau (2 điểm mút của một đường đáy) quan trắc đồng bộ cùng các vệ tinh để xác định vị trí tương đối (X, Y, Z hoặc B, L, H) giữa 2 điểm mút của đường đáy hoặc vector đường đáy trong hệ toạ độ WGS-84. Tương tự, nhiều máy thu được đặt ở các điểm mút của một số đường đáy, quan trắc đồng bộ
cùng các vệ tinh GPS thì có thể xác định được một số vector đường đáy đó.
Nếu biết toạ độ của một điểm thì có thể dùng vector đường đáy để tính toạ độ của điểm kia.
3.3.2.2 Ứng dụng đo tĩnh nhanh trong bố trí tâm trụ
Việc bố trí tâm trụ cầu bằng kỹ thuật đo tĩnh nhanh được thực hiện như đo tĩnh một lưới khống chế nhưng với thời gian đo đạc khoảng chừng 5 – 10 phút.
Công việc đo đạc và tính toán được thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Tiến hành đo đạc với 2 điểm khống chế cơ sở đã biết tọa độ và các điểm tâm trụ cần bố trí. Vì chưa xác định được vị trí tâm trụ nên đánh dấu và đo đạc vào vị trí gần vị trí thiết kế tâm trụ.
Bước 2: Đo đạc và xử lý số liệu GPS như một lưới khống chế bình thường với tọa độ các điểm khống chế từ lưới khống chế cơ sở công trình cầu. Sau khi tính toán tìm được ra tọa độ các điểm đo đạc gần vị trí tâm trụ.
Bước 3: Hoàn nguyên - Dựa vào tọa độ thiết kế tâm trụ và tọa độ các điểm bố trí đã đo tìm ra được các yếu tố hoàn nguyên. Dựa vào các yếu tố đó tiến hành dùng thước thép và máy kinh vĩ để xác định điểm tâm trụ cầu thiết kế ở ngoài thực địa.
3.3.3. Nhận xét
1. Kỹ thuật RTK rất thuận lợi cho việc bố trí tâm trụ cầu do các vị trí tâm trụ thường ở khu vực thông thoáng, góc nhìn vệ tinh lớn. Hơn nữa độ chính xác đảm bảo và thời gian đo đạc nhanh phù hợp với tính chất bố trí tâm trụ cần khi tiến độ thi công gấp.
2. Việc nghiên cứu kỹ thuật đo tĩnh nhanh có tính ứng dụng cao khi không có điều kiện để bố trí đo RTK trong khi các máy đo GPS có sẵn, ta hoàn toàn có thể sử dụng để tiến hành bố trí tâm trụ.
3. Ứng dụng công nghệ GPS vào bố trí tâm trụ hoàn toàn khả thi để thay thế các phương thức bố trí truyền thống, giúp giảm khối lượng công việc khi bố trí, nhanh chóng mà vẫn đạt các độ chính xác yêu cầu.