Giả sử cần đo góc nằm ngang AOB giữa hai hớng OA và OB đỉnh góc là điểm O (hình 4.12). Tại đỉnh O, hai hớng OA và OB tạo nên góc β và góc λ, nh
vậy phải xác định xem cần đo góc nào - góc β
bên trái tuyến đo hay góc λ bên phải tuyến đo. Nếu tuyến đo xuất phát từ điểm A đi tới các điểm B , C... thì ngời ta quy ớc gọi các góc nằm bên trái tuyến đo là góc trái và ký hiệu là β, còn các góc nằm bên phải tuyến đo là góc phải và ký hiệu là λ. Tại một điểm các góc trái và phải là những góc bù nhau (λ = 3600 - β).
Để đo đợc góc, đầu tiên cần đặt máy tại đỉnh 0 của góc cần đo sao cho trục đứng của máy thẳng đứng và đi qua đỉnh O. Các thao tác định tâm và cân máy trong quá trình đặt máy đợc thực hiện đồng thời theo phơng pháp gần đúng dần nh đã trình bày ở trên. Tại điểm A và B cần phải dựng các tiêu nhỏ, sào tiêu hoặc bảng ngắm đúng trên tâm mốc. Khi đo góc chính xác, bảng ngắm cũng đợc lắp giá ba chân và đợc định tâm, cân bằng trên điểm ngắm nh đối với máy kinh vĩ.
Hình 4.12. Sơ đồ đo góc đơn
Trong trờng hợp sử dụng sào tiêu, để giảm ảnh hởng do sào tiêu dựng không thẳng đứng, cần cố gắng ngắm tới điểm càng gần dới chân sào tiêu càng tốt. Có nhiều phơng pháp đo góc ngang bằng máy kinh vĩ. Dới đây sẽ giới thiệu hai phơng pháp đợc áp dụng phổ biến trong trắc địa ứng dụng là phơng pháp đo góc đơn và phơng pháp đo toàn vòng.
Phơng pháp đo góc đơn đợc áp dụng khi tại một điểm chỉ cần đo một góc riêng biệt (chỉ có hai hớng đo). Một vòng đo góc tạo bởi hai nửa vòng đo độc lập nhau ở hai vị trí của bàn độ đứng (nửa vòng đo trái (tr) - khi vị trí bàn độ đứng ở bên trái ngời đo và nửa vòng đo phải (ph) - khi bàn độ đứng ở bên phải ngời đo).
Giả sử góc cần đo là góc trái β (hình 4.12), ở vị trí bàn độ trái, đặt giá trị hớng ban đầu gần 00, khóa chốt hãm vòng đọc số, mở ốc hãm bàn độ ngang, quay máy hớng ống kính đến điểm A (điểm phía sau trên tuyến đo), vặn chặt ốc hãm bàn độ ngang, dùng vít vi động bàn độ ngang bắt mục tiêu, đọc số và ghi vào sổ đo ngoại nghiệp (1) (bảng 4.1). Mở chốt hãm vòng đọc số, quay máy theo chiều kim đồng hồ tới điểm B (điểm phía trớc trên tuyến đo), vặn chặt ốc hãm vòng đọc số, dùng vít vi động vòng đọc số bắt mục tiêu, đọc số và ghi đợc số thứ hai (2). Tính giá trị góc đo ở nửa vòng đo trái (tr) theo quy tắc lấy số đọc khi ngắm điểm phía trớc trừ đi số đọc khi ngắm điểm phía sau, nghĩa là theo công thức:
(2 - (1) = (3) = βtr (4.16) Đến đây, nửa vòng đo thứ nhất (nửa vòng đo trái tr) đã kết thúc.
Tiếp tục thực hiện nửa vòng đo thứ hai, nửa vòng đo phải (ph). Muốn vậy cần đảo ống kính qua thiên đỉnh và quay máy đi 1800, lần lợt thao tác nh trên, trớc tiên ngắm về A, bắt mục tiêu đọc đợc số đọc (4), sau đó ngắm về B, bắt mục tiêu đọc đợc số đọc (5) và tính đợc giá trị góc đo ở nửa vòng đo phải:
(5) - (4) = (6) = βph (4.17)
Nếu sai lệch giữa các giá trị βtr và βph của hai nửa vòng đo không vợt quá hai lần độ chính xác đọc số (đối với máy Theo 080 là 2') thì tiến hành tính giá trị góc của một vòng đo đầy đủ bằng cách lấy trung bình của hai nửa vòng đo ấy.
2 180o ph tr + + = β β β (4.18)
Bảng 4.1. Mẫu ghi sổ theo phơng pháp đo góc đơn
stt vòng Đỉnh góc ngắmĐiểm bàn độVị trí Số đọc bàn độ (0) (–) Giá trị góc
nửa vòng đo một vòng đoGiá trị góc trung bìnhGiá trị
1 O A Trái 00 04’ (1) B 1720 48’ (2) 1720 44’ (3) O A Phải 180 05 (4) 172044’,5 (7) B 352 50 (5) 172 45 (6) 172045',2(15) 2 O A Trái 90 08 (8) 172 45 (10) B 262 53 (9) A Phải 270 10 (11) 172 46,0 (14) O B 82 57 (12) 172 47 (13)
Ví dụ ghi sổ và tính toán kết quả đo góc trái β bằng hai vòng đo đầy đủ nêu trong bảng 4.1. Số ghi trong ngoặc đơn là thứ tự đọc số và tính toán trên trạm đo. Nếu cần đo n vòng thì phải xê dịch giá trị hớng ban đầu trên bàn độ ngang đi một giá trị δ = 1800/n. Các thao tác ở các vòng đo sau đợc lặp lại tơng tự. Giá trị cuối cùng của góc đo đợc lấy trung bình từ kết quả của các vòng đo: n n tb β β β β = 1+ 2 +...+ (4.19)
Phơng pháp đo toàn vòng đợc áp dụng khi tại trạm đo có từ ba hớng đo trở lên. Bản chất của phơng pháp là: Sau khi đã đặt máy, định tâm và cân máy tại điểm O (hình 4.13), trên các điểm ngắm A, B, C đã dựng sào tiêu hoặc đặt bảng ngắm. Ngời đứng máy chọn một hớng ban đầu (giả
sử là OA) và đặt trên bàn độ một giá trị gần 00 (vị trí bàn độ trái), ngắm bắt mục tiêu lên điểm A, đọc số và ghi vào sổ đo (1). Mở chốt hãm vòng đọc số, quay máy theo chiều kim đồng hồ lần lợt ngắm các điểm B, C và quay trở về hớng ban dầu A đọc số, ghi vào sổ đo (2), (3) và (4) (bảng 4.2). Giá trị (4) của hớng ban đầu dùng để kiểm tra độ ổn định của vòng bàn độ trong quá trình đo và đợc gọi là trị khép vòng. Nh vậy, đã kết thúc nửa vòng đo đầu. Để tiếp tục nửa vòng đo thứ 2, cần đảo ống kính qua thiên đỉnh, quay máy đi 180o và lại hớng ống kính về hớng ban đầu A, bắt mục tiêu và đọc số (5). ở nửa vòng đo thứ hai, máy đợc quay ngợc chiều kim đồng hồ, tức là đến điểm C, B và quay về A, ghi đợc các số đọc (6), (7), (8).
Các giá trị hớng trung bình (9), (l0), (11 ), (12) đợc tính từ kết quả của 2 nửa vòng đo. Hớng khép vòng trung bình lại đợc tính một lần nữa (13). Để tiện cho việc sử dụng các kết quả đo sau này, cần tính giá trị các hớng đã "quy không", tức là giá trị các hớng khi chọn hớng ban đầu bằng 0o00'00".
Muốn vậy, chỉ việc lần lợt lấy giá trị trung bình của mỗi hớng trừ đi giá trị khép vòng trung bình, kết quả đợc ghi vào cột cuối cùng của sổ đo : (14), (15), (16). Cuối cùng là tính trị trung bình của các hớng giữa nhiều vòng đo nếu có. Số lợng vòng cần đo n phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu và cấp chính xác của máy. Để giảm ảnh hởng của sai số vạch khắc bàn độ, sau mỗi vòng đo, bàn độ cũng đợc dịch chuyển đi một giá trị δ=1800/n. Ngoài hai phơng pháp phổ biến nêu trên, còn có các phơng pháp khác nh phơng pháp đo lặp, phơng pháp làm trùng vạch 0 của vòng chia độ và vòng đọc số (đo từ O), phơng pháp tổ hợp... Tuy nhiên, những phơng pháp này không đợc áp dụng phổ
biến. Hình 4.13. Sơ đồ đo
phơng pháp toàn vòng Bảng 4.2. Mẫu ghi sổ theo phơng pháp đo toàn vòng
Điểm
ngắm Số đọc bànđộ trái bàn độ phảiSố đọc trung bìnhSố đọc quy khôngTrị hớng trung bìnhTrị
0o 45' 26" (13)
A 0o 45' 24" (1) 180o45'32' (8) 0 45 28 (9) 0o00'00" (14) B 34 21 16 (2) 214 21 22 (7) 34 59 12 (10) 33 35 53 (15) C 102 59 08 (3) 282 59 16 (6) 102 59 12 (11) 102 13 46 (16) A 0 45 20 (4) 180 45 28 (5) 0 45 24 (12)
Phơng pháp do góc ngang bằng máy kinh vĩđiện tử. Các thao tác đặt máy, cân máy cũng đợc thực hiện nh đối với máy kinh vĩ quang học thông thờng, quá trình đo góc đợc thực hiện theo trình tự:
(Instrument Station : Điểm trạm máy).
* Ngắm về điểm 1 (1st target)
* Đa giá trị góc ngang về 0000’00” ấn phím hai lần .
Góc ngang sẽ bắt đầu đợc tính từ 0000’00”.
* Ngắm về điểm 2 (2st target)
Giá trị góc ngang hiển thị trên màn hình sẽ là giá trị góc ngang giữa hai điểm 1 và điểm 2.
Góc thien dinh (V): 80025’55” Góc ngang (H): 120054’40”
4.8. Phơng pháp đo góc đứng
Góc đứng (góc nghiêng) của một hớng là góc tạo bởi hớng đó và mặt phẳng ngang. Muốn đo đợc góc đứng ta sử dụng bàn độ đứng của máy kinh vĩ. Vạch chuẩn đọc số cho các góc đứng là đờng kính nằm ngang 0-0 đi qua tâm của bàn độ đứng. Vạch chuẩn này đợc điều chỉnh nằm ngang nhờ bộ tự cân bằng hay nhờ ống thuỷ gắn trên vòng đọc số của bàn độ đứng.
Nếu đờng kính 0-0 của vòng đọc số không nằm ngang thì khi ống kính nằm ngang, số đọc trên bàn độ đứng không bằng không mà bằng một giá trị nào đó và đợc gọi là vị trí điểm không (MO) của bàn độ đứng.
Theo định nghĩa của góc đứng và nguyên lý cấu tạo của bàn độ đứng thì đo góc đứng của hớng từ điểm đặt máy tới điểm đo chính là đọc số trên bàn độ đứng ở vị trí trái (tr) và phải (ph) của nó khi ngắm về điểm đo. Để tính đợc góc đứng v, trớc hết theo các số đọc (tr) và (ph) trên bàn độ cần xác định giá trị MO theo các công thức (4.16), (4.17), (4.18). Giả sử đối với loại máy T30 ta có:
MO = (trái + phải + 180o)/2 ; (4.20) Khi đó các góc đứng đợc tính theo công thức:
v = Trái - MO; (4.21)
v = MO - Phải - 180o; (4.22)
v = (Trái - Phải - 180o)/2 (4.23)
Cần lu ý trớc khi tính theo các công thức trên, nếu các số đọc trên bàn độ đứng và MO nhỏ hơn 90o thì phải cộng thêm 360o.
Đối với loại máy T5:
MO = T + P →v = T - MO = MO - P =
T - P
2 2
Đối với loại máy TT5 và T2: MO = (T + P ± 3600) →v = P – MO = MO - T = P - T 2 2 Ví dụ 1: T = 8033'; P = 171031'; theo (4.20) ta đợc: MO = [8031' + 3600) + 171031' + 1800/2] = 0002' Theo (4.21 - 4.23) ta đợc: v1 = 8033' – 0002' = 8031' v2 = 0002' – 3600 – 171031' – 1800 = 8031' v3 = [8033' + 3600] – 171031' – 1800]/2 = 8031' Ví dụ 2: Tr = 356o44' + 183o12' , theo các công thức (4.20 - 4.23) ta có: MO = [356o44' + 183o12'+ 180o]/2 = 359o58' v1 = 356044' – 359058' = -3014' v2 = 359058' – 183012' - 1800 = -3014' v3 = 356044' – 183012' - 1800 = -3014'
Để nâng cao độ chính xác khi đo góc đứng, ở mỗi vị trí của bàn độ ngời ta bắt mục tiêu và đọc số theo cả 3 dây (trên, giữa, dới) của lới chỉ, giá trị góc nghiêng sẽ đợc tính trung bình từ những kết quả ấy.
Trong một số trờng hợp đòi hỏi phải đo góc thiên đỉnh Z, nếu cấu tạo bàn độ không cho phép đo trực tiếp góc thiên đỉnh nó có thể tính qua góc đứng v theo công thức:
Z = 90o - v (4. 24)
Tùy theo yêu cầu của độ chính xác, góc đứng cũng có thể đo 1 vòng hoặc đo nhiều vòng. Trong quá trình đo nhiều góc đứng, cần theo dõi độ ổn định của MO. giá trị thay đổi của nó không đợc vợt quá 1',5 đối với loại máy cấp phút (T30).