Tài liệu Giáo trình cơ sở trắc địa công trình (ngành trắc địa)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH ----------------------------------Chủ biên. Th.s Ngô Thị Hài GIÁO TRÌNH CƠ SỞ TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Năm 2020 -0- BÀI MỞ ĐẦU 1. Khái niệm chung về môn học Trắc địa công trình Trắc địa công trình nghiên cứu phương pháp trắc địa trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình, chuyển bản thiết kế ra thực địa, theo dõi thi công, kiểm tra kết cấu công trình và đo đạc biến dạng các loại công trình xây dựng 2. Đặc điểm của trắc địa công trình 1. Trong các giai đoạn xây dựng công trình a. Giai đoạn khảo sát địa hình - Phát triển lưới khống chế và đo vẽ địa hình khu vực xây dựng công trình. - Vach tuyến đường và các công trình hình tuyến. - Đo nối các công trình địa chất, công trình thuỷ lợi, các điểm thăm dò địa vật lí… Công tác khảo sát địa hình là cơ sở để thiết kế công trình và tiến hành các công tác nghiên cứu khảo sát khác. Hiện nay các phương pháp khảo sát hàng không được sử dụng và phát triển rộng rãi. b. Giai đoạn thiết kế công trình - Thành lập các cơ sở địa hình theo tỷ lệ cần thiết: bình đồ, mặt cắt, các tài liệu khác phục vụ thiết kế. - Chuẩn bị đề án trắc địa để chuyển thiết kế ra thực địa, thiết kế công tác bố trí công trình - Giải quyết nhiệm vụ quy hoạch mặt bằng và độ cao, tính toán diện tích bị ngập và khối lượng hồ chứa nước… c. Giai đoạn bố trí công trình Là hình thức cơ bản của công tác trắc địa khi chuyển thiết kế ra thực địa. Công tác này đòi hỏi độ chính xác cao của lưới khống chế trắc địa và đo đạc cẩn thận hơn so với công tác đo vẽ. - Xây dựng cơ sở khống chế để cắm công trình dưới dạng mạng lưới xây dựng: lưới tam giác, lưới đường chuyền. - Chuyển các trục chính công trình ra thực địa, cắm chi tiết công trình. - Đo vẽ thi công. d. Giai đoạn đặt các kết cấu và các tổ máy vào vị trí thiết kế và kiểm tra Lắp đặt và kiểm tra về mặt bằng, độ cao và đường thẳng đứng là công tác đòi hỏi chính xác cao nhất trong các công tác trắc địa công trình, cần đến các phương pháp và dụng cụ đặc biệt. Đó là bộ phận công tác đang phát triển của trắc địa công trình, trong đó ứng dụng rộng rãi những phương pháp và dụng cụ mới. e. Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình Công tác trắc địa này phải dùng đến những phương pháp trắc địa chính xác gồm: - Đo độ lún của nền móng. - Xác định độ xê dịch mặt bằng công trình. -1- - Xác định độ nghiêng của các công trình. 2. Nhiệm vụ khoa học kỹ thuật - Thành lập lý thuyết chung về khảo sát trắc địa địa hình và chuyển bản thiết kế ra thực địa trên những thành tựu khoa học mới nhất thích hợp với yêu cầu ngày càng tăng của công tác khảo sát, thiết kế, lắp ráp xây dựng. - Khởi khảo ra những chương trình và sơ đồ xây dựng lưới khống chế để bố trí công trình đối với các loại công trình chính trên cơ sở khoa học. - Nghiên cứu những phương pháp hợp lí nhất và những dụng cụ máy móc hiện đại phục vụ cho việc khảo sát, bố trí các công trình và kiểm tra công trình. - Tổng hợp khái quát các kinh nghiệm về công tác trắc địa tích luỹ được khi xây dựng các công trình quan trọng trong nước và ngoài nước. 3. Giới thiệu quá trình phát triển và vai trò của trắc địa công trình trong xây dựng. 3.1. Trên thế giới Trắc địa công trình ra đời do nhu cầu và đời sống con người. Từ rất xa xưa, con người đã biết áp dụng trắc địa để đưa vào xây dựng như tháp Ai Cập. Sau nền văn minh Ai Cập đến nền văn minh cổ đại đã đưa ra thuyết Trái Đất là khối cầu. Vào thế kỷ thứ III trước công nguyên, nhà thiên văn học Aratosten đã dùng các phương pháp đo đạc để xác định độ dài của cung kinh tuyến và kích thước Quả Đất. Vào thời đó, những kiến thức về đo đạc đã góp phần xây dựng các công trình kiến trúc độc đáo ở Ai Cập, Hy Lạp… Đến thế kỷ XVIII- XIX, khối lượng xây dựng đường rất lớn, xây dựng các đường hầm, các con kênh nối liền biển nọ đến biển kia. Vì vậy, công tác trắc địa công trình rất phát triển. Ngày nay, do đời sống con người phát triển, kéo theo sự phát triển công nghệ, trắc địa công trình ngày càng phát triển trong mọi lĩnh vực, công nghiệp, thành phố, thuỷ điện- thuỷ lợi, giao thông, các công trình độ chính xác cao. 3.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam từ thời Âu Lạc, đã biết sử dụng kiến thức trắc địa và kiến thức đo đạc để xây dựng thành cổ loa xoáy chôn ốc, rồi đến kinh đô Thăng Long, đào kênh nhà Lê… Ngành trắc địa thực sự trở thành một ngành độc lập từ tháng 10 năm 1959 khi thủ tướng chính Phủ ra quyết định thành lập cục đo đạc bản đồ trực thuộc phủ thủ tướng. Ngày nay, trước sự phát triển như vũ bão của kinh tế, công nghệ, kỹ thuật nên trắc địa công trình cũng đi vào guồng máy đó. Nó phục xây dựng cho cơ sở hạ tầng, thượng tầng, các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, đường xá, cầu và các nhà máy nguyên tử, các công trình tháp… Trong tương lai, với đà phát triển như hiện nay, trắc địa công trình còn tiến xa hơn nữa. -2- CHƯƠNG 1: LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH 1.1. Đặc điểm của lưới khống chế mặt bằng trong Trăc địa công trình Lưới khống chế mặt bằng được thành lập ở khu vực thành phố, khu công nghiệp, khu năng lượng, sán bay, bến cảng,….là cơ sở trắc địa phục vụ cho khảo sát, thiết kế thi công xây dựng các công trình. Lưới Khống chế TĐCT có thể đươc thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền, lưới đo góc cạnh kết hợp, lưới tam giác đo cạnh độ chính xác cao hoặc lưới ô vuông xây dựng Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới TĐCT tùy thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế thi công và sử dụng công trình. Trong trường hợp chung nhất lưới Trắc địa công trình được thành lập và phát triển nhằm đảm bảo công tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ 1/500 1.1.1.Yêu cầu độ chính xác và các phương pháp thành lập lưới 1. Yêu cầu độ chính xác Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới trắc địa công trình tuỳ thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình. Trong trường hợp chung nhất, lưới trắc địa công trình được thành lập và phát triển nhằm đảm bảo công tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 500. Khi thành lập lưới trắc địa công trình, một vấn đề thực tế đặt ra là có sử dụng các điểm của lưới khống chế nhà nước hay không, sử dụng như thế nào? Như đã biết, cho đến nay, lưới khống chế nhà nước được thành lập theo nguyên tắc thông thường từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và được phân thành bốn hạng I , II ,III, IV. Lưới khống chế là hệ thống điểm được đánh dấu trên mặt đất và được xác định tọa độ. Lưới tọa độ Quốc gia được thành lập theo nguyên tắc thông thường từ toàn diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và được phân thành 4 hạng từ hạng I, II, III, IV. Để xét ứng dụng vào trắc địa công trình, có thể tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác nhà nước hạng I, II, III, IV và đường chuyền (đa giác) hạng IV như sau: Cấp hạng lưới tam giác Chỉ tiêu kỹ thuật II III IV 7 - 10 5-8 2-5 Chiều dài cạnh (km) 1: 300.000 1.200.000 1: 100.000 Sai số tương đối cạnh đáy 1: 200.000 1.120.000 1: 70.000 Sai số tương đối cạnh yếu nhất 0 0 30 20 200 Góc nhỏ nhất trong tam giác -3- Giới hạn sai số khép tam giác Sai số trung phương đo góc 4” 1”.0 6” 1”.5 8” 2”.0 Đối với đường chuyền (đa giác) hạng IV. + Chiều dài giới hạn của đường chuyền. - Đường đơn 10km - Giữa đường gốc và điểm nút 7 km - Giữa 2 điểm nút 5km + Chu vi giới hạn của đa giác 30km + Chiều dài cạnh - Lớn nhất 2,00km - Nhỏ nhất 0,25km - Tốt nhất 0,50km + Số cạnh đường chuyền không quá 15 + Giới hạn sai số khép tương đối 1: 25.000 + Sai số trung phương đo góc 2”.00 + Giới hạn sai số khép góc 5” n Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước được tăng dày bằng lưới tam giác đường chuyền cấp 1, 2. Trong trường hợp đo vẽ bản đồ, cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới khống chế mặt phẳng là yêu cầu về độ chính xác của lưới đo vẽ. Yêu cầu đó là sai số giới hạn vị trí điểm của lưới đo vẽ. So với điểm của lưới nhà nước và lưới tăng dày không vượt quá 0,2mm trên bản đồ - ở khu vực xây dựng. Trên khu vực xây dựng sai số này không vượt quá qui định sau: Tỷ lệ bản đồ 1: 500 1: 1000 1: 2000 Sai số giới hạn 0,10m 0,16m 0,30m Theo những tài liệu đã công bố thì lưới khống chế mặt phẳng nhà nước có đủ độ chính xác đảm bảo cho đo vẽ bản đồ - tỷ lệ 1: 500. Hiện nay, do yêu cầu của công tác địa chính một hệ thống lưới địa chính cũng đã được thành lập bao gồm lưới địa chính cơ sở (tương đương lưới khống chế nhà nước hạng III), lưới địa chính cấp 1 và cấp 2. Hệ thống lưới địa chính có đủ độ chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1: 500, 1: 200. Do đó ở khu vực xây dựng công trình, nếu đã có các điểm của lưới khống chế mặt phẳng nhà nước hoặc các điểm của lưới địa chính thì chỉ cần tăng dày, phát triển để có mật độ điểm bảo đảm đo vẽ bản đồ phục vụ các giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình. Lưới khống chế trắc địa công trình còn nhằm mục đích đảm bảo độ chính xác bố trí công trình và quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình. Vì vậy cần phải xét đến hai trường hợp: a) Yêu cầu về độ chính xác của lưới bố trí công trình tương đương độ chính xác của lưới đo vẽ: Trong trường hợp này, lưới trắc địa công trình được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới nhà nước và có thể dựa vào các điểm của lưới nhà nước đã có trên khu vực xây dựng công trình. -4- b) Yêu cầu độ chính xác của lưới bố trí công trình cao hơn hắn so với độ chính xác đo vẽ bản đồ : Trong trường hợp này phải thành lập lưới chuyên dùng cho công trình. Các điểm của lưới nhà nước đã có trong khu vực chỉ được dùng làm số liệu gốc cần thiết tối thiểu để nối lưới trắc địa công trình vào hệ thống toạ độ nhà nước . Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới trắc địa công trình chuyên dùng sẽ tuỳ thuộc yêu cầu và đặc điểm của từng công trình và giai đoạn xây dựng công trình. Thí dụ khi xây dựng công trình đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện: - Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ. - Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí công trình. - Giai đoạn sử dụng công trình: lưới khống chế được dùng để quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình. Như vậy, yêu cầu về độ chính xác tăng dần. Việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý sao cho có thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai đoạn sau của quá trình xây dựng công trình. 2. Phương pháp thành lập: - Đối với lưới hạng I, II, III thành lập theo phương pháp tam giác - Đối với lưới hạng IV thành lập theo phương pháp tam giác, đa giác. Hiện nay, với sự tiến bộ của khoa học công nghệ lưới khống chế được thành lập chủ yếu bằng công nghệ GPS Lưới tăng dày: Xây dựng bằng phương pháp lưới tam giác giải tích hoặc lưới đa giác, bao gồm lưới cấp 1 và lưới cấp 2 Lưới đo vẽ Lưới đường chuyền kinh vĩ ( cấp 1, 2), lưới tam giác nhỏ 1.1.2. Đặc điểm một số loại lưới trắc địa công trình Mục đích của việc thành lập lưới trắc địa công trình là làm cơ sở trắc địa phục vụ cho khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng các công trình, xây dựng lưới khống chế, trắc địa công trình còn nhằm mục đích bảo đảm độ chính xác bố trí công trình và quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình. - Đặc điểm của lưới TĐCT: + Cạnh của lưới ngắn + Các điểm của lưới được phân bố ở nhiều độ cao khác nhau (Ảnh hưởng đến các tia ngắm) + Khu vực xây dựng lưới có nhiều vùng khí hậu khác nhau + Các điểm của lưới chịu ảnh hưởng do rung động của máy móc và phương tiện giao thông a) Khu vực thành phố: Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà sử dụng lưới khống chế nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều dài cạnh rút ngắn 1,5 - 2 lần để có mật độ 1 điểm /5 - 15 km2 . Lưới được tăng dày để đảm bảo đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500. Loại và hình dạng của lưới phụ thuộc vào diện tích và hình dạng của thành phố. Thành phố có dạng kéo dài thì thành lập chuỗi tam giác đơn hoặc kép. Thành phố có dạng trải rộng thì thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm và -5- có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố lớn có diện tích rộng thì thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm. Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam giác hạng II hoặc hạng III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm hạng IV và lưới cấp 1, 2. Trên khu vực thành phố, có thể sử dụng rộng rãi lưới đường chuyền (đa giác) hạng IV và cấp 1, 2. Đường chuyền được thành lập theo đường phố, có các điểm gắn tường hoặc các nóc nhà, được bảo vệ lâu dài. Trên khu vực thành phố, lưới đo góc - cạnh kết hợp được xem là tốt nhất. Loại lưới này có độ chính xác cao, đồ hình của lưới có thể vượt ra ngoài những quy định thông thường mà vẫn đảm bảo độ chính xác . Có thể thành lập lưới tam giác đo góc - cạnh: các điểm của lưới hạng II bao quanh thành phố. Các cạnh được đo với độ chính xác 1:300.000, các góc được đo với độ chính xác mp = 1”,0. Lưới được bình sai như một đường chuyền đa giác khép kín. Bên trong xây dựng lưới tam giác hoặc đường chuyền . b) Khu công nghiệp Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập trong giai đoạn khảo sát là cơ sở để đo vẽ bản đồ, đồng thời cũng dựa vào đó để thành lập lưới bố trí công trình . Đối với khu vực công nghiệp có diện tích trên 30 Km2, cơ sở khống chế là các điểm của lưới nhà nước . Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ có độ chính xác như lưới hạng IV nhà nước . Để bố trí công trình, ở khu công nghiệp thường thành lập lưới ô vuông xây dựng. c) Công trình cầu vượt Cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới là yêu cầu về độ chính xác đo chiều dài cầu và độ chính xác vị trí trụ cầu, thường từ 1-3 cm. Đồ hình cơ bản của lưới thường là tứ giác trắc địa đơn hoặc kép. Một hoặc hai cạnh đáy được đo với độ chính xác 1:200.000; 1:300.000, góc đo với độ chính xác mp = 1 - 2”. Ngày nay, máy đo dài điện tử được sử dụng rộng rãi, lưới trắc địa trong xây dựng cầu thường đo góc - cạnh kết hợp. Trong trường hợp này đồ hình lưới có thể đơn giản hơn mà độ chính xác vẫn đảm bảo yêu cầu. d)Khu đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện Trong giai đoạn khảo sát, thiết kế, lưới khống chế trắc địa phục vụ cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, đo nối các điểm khảo sát địa chất, thuỷ văn và bố trí các trục cơ bản của công trình. Vì vậy có thể sử dụng lưới khống chế nhà nước và phát triển theo phương pháp thông thường với độ chính xác và mật độ cần thiết. Trong giai đoạn thi công, thành lập lưới chuyên dùng nhằm đảm bảo độ chính xác bố trí công trình. Đặc điểm của lưới tam giác khu vực đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện là cạnh ngắn (0,5 - 1,5 km), đo góc và cạnh đáy với độ chính xác cao: mp = 1” - 1,5” ; ms/ S = 1:200.000 - 1:250.000; sai số vị trí điểm cỡ 5 mm. Hình dạng của lưới phụ thuộc vào chiều dài, hình dạng của đập, chiều rộng của sông và địa hình hai bên bờ sông. -6- §Þa chÝnh I §Þa chÝnh c¬ së Tam gi¸c nhá Tam gi¸c nhá §-êng chuyÒn L-íi khu vùc Gi¶i tÝch I t-¬ng ®-¬ng Gi¶i tÝch II -7- H¹ng I H¹ng II (L-íi ®o vÏ b¶n ®å) §Þa chÝnh II (Môc ®Ých ®Þa chÝnh) L-íi kh¶o s¸t c«ng tr×nh (L-íi chuyªn dïng) L-íi thi c«ng c«ng tr×nh (Môc ®Ých ®Þa h×nh) L-íi ®Þa chÝnh L-íi ®o vÏ L-íi quan tr¾c ®Þa chÝnh b¶n ®å c«ng tr×nh §a gi¸c i Nhµ -íc L-íi khèng chÕ mÆt b»ng L-íi khèng chÕ tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Xu hướng chính thành lập lưới khống chế khu vực đầu mối thuỷ lợi thuỷ điện là : - Các điểm được bố trí gần các trục cơ bản của công trình, một cạnh trùng với trục đập. - Đo góc - cạnh kết hợp để đơn giản hoá kết cấu của lưới mà độ chính xác vẫn đảm bảo. - Khi xây đập bê tông cao, các điểm của lưới không chế cần được phân bố ở hai bờ, có độ cao khác nhau để tiện việc bố trí đập. e) Công trình đường hầm Cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới là sai số hướng ngang cho phép của trục đường hầm đào đối hướng. Hình dạng của lưới khống chế trắc địa đường hầm phụ thuộc vào hình dạng của tuyến hoặc hệ thống đường hầm. Đối với một tuyến đường hầm, thường thành lập chuỗi tam giác, đo cạnh đáy ở hai đầu chuỗi hoặc chuỗi tam giác đo góc - cạnh kết hợp. Để chuyền toạ độ và phương vị xuống hầm, cần phải có điểm của lưới khống chế ở gần miệng giếng đứng và cửa hầm. f) Công trình đòi hỏi độ chính xác cao Đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao như nhà máy gia tốc hạt, công trình cao, tháp vô tuyến ... nhưng phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác nhỏ đo cạnh (25 - 50 m ) độ chính xác rất cao (0,1 - 0,5 mm). 1.3. Độ chính xác và số bậc phát triển của lưới Lưới trắc địa công trình được thành lập theo một trong hai hướng tối ưu hoá: - Tối ưu hoá về độ chính xác, tức lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí lao động, thời gian kinh phí cho trước. - Tối ưu hoá về giá thành, tức lưới có độ chính xác cho trước với giá thành nhỏ nhất. Hai bài toán đó được chia thành nhiều bài toán nhỏ khác. Đối với lưới trắc địa công trình, điều quan trọng là xác định được phương án phát triển lưới. Lưới được dựa hoàn toàn trên các điểm của lưới nhà nước hay thành lập lưới cục bộ cho trắc địa công trình. Có thể xác định sơ bộ phương án phát triển lưới bằng cách so sánh độ chính xác của lưới cần phải thiết kế với lưới đã có của nhà nước. Để xác định chính xác hơn phương án phát triển lưới, cần phải đo kiểm tra một số yếu tố của lưới đã có. Từ các kết quả đo của các yếu tố này cho phép lựa chọn phương án đối với lưới đã có (lưới gốc) và có thể xác định tầm cỡ của sai số số liệu gốc. Ước tính độ chính xác các yếu tố của lưới trắc địa công trình thường được thực hiện theo công thức gần đúng. Độ chính xác của ước tính sai số của các yếu tố lưới thiết kế thường đạt khoảng 10  20%. Trong giai đoạn thiết kế thi công, độ chính xác của lưới được tính một cách chặt chẽ hơn, khi mà các thông tin về kết cấu lưới và độ chính xác đo đã được cụ thể và chắc chắn lưới trắc địa công trình được xây dựng theo từng giai đoạn với một số bậc của lưới. Trong quá trình phát triển nếu yêu cầu độ chính xác tăng lên thì lưới ở các bậc tiếp theo được xem như lưới cục bộ. Trong trường hợp đó lưới không thể được thành lập chỉ có một bậc. Số bậc phát triển bằng số lần chuyển từ lưới có độ chính xác thấp đến lưới có độ chính xác cao. 1.3.1 Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số chiều dài cạnh Nếu lưới được phát triển theo nguyên tắc từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp thì số bậc phát triển và độ chính xác của mỗi bậc được tính như sau: Cơ sở ước tính là sai số tương đối cạnh của lưới ở bậc cuối cùng (1/Tc) và sai số tương đối cạnh của lưới ở bậc đầu tiên (1/Tđ), đồng thời phải tính đến ảnh hưởng sai số số liệu gốc có thể chia ra làm hai trường hợp: a) Lưới bậc thấp dựa trên một cạnh của lưới bậc cao. AB là cạnh trong lưới bậc i có sai số tương đối là 1/Ti Sai số tương đối cạnh của bậc i + 1 được tính theo công thức: 2 2  1  1  1        Ti 1  Ti  Ti 1do  Trong đó: 2 (1.1) 1/Ti là ảnh hưởng sai số của số liệu gốc -8- (1/Ti+1) đo là ảnh hưởng sai số đo trong lưới bậc i + 1. B A Nếu ký hiệu Ki là hệ số giảm độ chính xác từ bậc i thì có thể viết: Tđo B T1 = K 1 T1 Tđ T2 = K = K . K 2 1 2 Tđ C Tn = Tc = A K1 K2 … Kn Nếu K1 = K2 = … Kn = Kn = K suy ra: Tđ Tc = Kn Hỡnh 1.2 n Tđ Từ đó: K = (1.2) Tc Công thức (1.2) cũng được áp dụng trong trường hợp các cạnh của tam giác ABC (hình 1.2) cũng có sai số tương đối và góc của tam giác không bị biến dạng công thức (1.2) cũng được áp dụng cho lưới đường chuyền giữa hai điểm bậc cao và trường hợp đường chuyền giữa hai điểm và phương vị bậc cao, nhưng phương vị bậc cao được xem như không có sai số. b. Lưới bậc thấp dựa trên trên nhiều điểm của lưới bậc cao. Trong trường hợp này lưới bậc thấp không những bị biến dạng về chiều dài (tỷ lệ của lưới) mà còn bị biến dạng về góc. Sự biến dạng về góc được bổ sung thêm bởi thành phần (1/Ti) vào công thức (1.1). 2 2 2  1  1 1  1          Ti 1  Ti  Ti  Ti 1  2 (1.3) Thành phần (1/Ti) trong công thức (1.3) thể hiện sự tăng ảnh hưởng sai số của số liệu gốc đối với bậc i + 1. Như vậy hệ số giảm độ chính xác từ bậc (i - 1) đến bậc i cũng phải được thể hiện qua một i: Tđ T1 = K1. 1 Nếu K1 = K2 = … Kn = K và 1 = 2 = … n =  Tđ thì Tc = n n K . 1 n Tđ Suy ra K = (1.4) Tc  Theo khảo sát của giáo sư Provorov thì sai số tỷ lệ lưới có giá trị tương đương với sai số do biến dạng về góc. Khi (1/Ti)  (1/Ti)’ thì  = 2 -9- Để ước tính số bậc phát triển lưới có thể lấy  = 1,5 ta có: 1 n Tđ K= Tc 15 Thí dụ: 1 1 1 1 ,  , n3 = Tđ 80.000 Tc 4000 1 3 20 = 1,8 Thì K= 15 1.3.2 Xác định độ chính xác thành lập lưới theo sai số vị trí điểm. Như đã biết sai số của lưới bậc cao sẽ là sai số số liệu gốc của lưới bậc thấp để giảm sự biến dạng của hệ thống khống chế thì yêu cầu đặt ra là sai số của lưới bậc cao (mg) phải nhỏ hơn sai số đo (mđ) của lưới bậc thấp K lần tức là: mđ mg = K (1.5) Như vậy, sai số tổng hợp m0 của lưới bậc thấp đáng xét sẽ là: m02 = mg2 + mđ2 1 hoặc m0 = mđ 1 + K2 Suy ra K = 1  m0   md 2    1  (1.6) m0 mđ = 1,05  K = 3,1 Khi m0 mđ = 1,10  K = 2,2 m0 mđ = 1,20  K = 1,5 Trong thực tế thiết kế hệ thống thường lấy K = 2. Đối với hệ thống khống chế gồm n bậc thì sai số tổng hợp của bậc thứ n sẽ là: m2on = m21 + m22 + m23 + … + m2n (1.7) Nếu hệ số giảm độ chính xác K là như nhau thì: m0n = mn 1  hoặc mn = 1 1 1  4  ...  2( n1) (1.8) 2 K K K n 1 mon .K 1  K 2  K 4  ...  K 2( n1) (1.9) Đối với bản đồ tỷ lệ 1: 500, yêu cầu m0 = 0,2 mm . M = 10 cm Kết quả tính theo công thức (1.9) đối với lưới có 3 bậc, 4 bậc và hệ số K khác nhau được ghi ở bảng (1.2). Sai số trung phương vị trí điểm (cm) 3 bậc 4 bậc K Tam Tam Tam Đa giác Đo vẽ Đa giác Đo vẽ giác giác III giác IV - 10 - 2 2 2,5 3 3,8 2,2 1,5 1,0 5,3 4,4 3,7 3,1 7,8 8,8 9,2 9,4 1,6 1,1 0,9 0,35 3,6 2,2 1,5 1,1 5,2 4,3 3,7 3,2 7,3 8,7 9,2 9,5 Từ bảng (1.2) ta thấy khi tăng số bậc phát triển của hệ thống lưới và tăng giá trị K thì yêu cầu độ chính xác đối với lưới bậc trên tăng. Lưới khống chế trắc địa công trình cũng được thành lập như các dạng lưới thông thường. Nhưng tuỳ vào quy mô, mức độ phức tạp và yêu cầu độ chính xác của công trình để thành lập lưới cho phù hợp. 1.4. Các phương pháp xây dựng lưới khống chế 1.4.1 Phương pháp tam giác Theo phương pháp truyền thống thì lưới khống chế được thiết kế dựa vào tổng bình đồ của khu vực xây dựng, dựa vào đặc điểm của công trình cung như điều kiện địa hình cho phép và trang thiết bị hiện có. Với phương pháp truyền thống thì lưới khống chế được lập như sau : a. Lưới đo góc Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa, đa giác trung tâm, trong đó có đo tất cả các góc và ít nhất là hai cạnh đáy. Loại lưới này có những ưu, nhược điểm sau: * Ưu điểm : + Lưới khống chế được khu vực rộng. Độ chính xác các yếu tố trong lưới khá cao và tương đối đồng đều. + Lưới có nhiều trị đo thừa nên có điều kiện kiểm tra kết quả đo và nâng cao được độ chính xác của lưới. * Nhược điểm : + Việc tổ chức đo đạc cồng kềnh, kết quả đo góc chịu ảnh hưởng lớn của môi trường đặc biệt trong khu vực xây dựng công trình và đòi hỏi mức độ thông hướng cao. + Trong quá trình đo đạc vì các cạnh trong lưới khống chế TĐCT thường có cạnh ngắn cho nên ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kết quả đo góc là rất lớn, vậy phải định tâm máy và định tâm tiêu thật chính xác. b. Lưới đo cạnh Hiện nay, do các loại máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao đã và đang được ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế sản xuất vì vậy việc lập lưới bằng phương pháp đo toàn cạnh cũng đã được ứng dụng trong việc lập các lưới TĐCT. Lưới đo cạnh khắc phục được các nhược điểm của lưới đo góc. Tuy nhiên đối với lưới đo toàn cạnh có những hạn chế sau: * Trong mỗi tam giác sẽ không có trị đo thừa nên không có điều kiện kiểm tra kết quả đo ngay ở trên thực địa. * Lưới tam giác đo cạnh có độ chính xác định hướng kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với vị trí các điểm và ảnh hưởng không tốt đến độ chính xác của lưới… - 11 - c. Lưới đo góc - cạnh kết hợp Do những nhược điểm của phương pháp đo toàn góc và phương pháp đo toàn cạnh nên người ta xây dựng lưới tam giác đo góc cạnh kết hợp. Với lưới này vì có nhiều trị đo thừa nên có thể kiểm tra chất lượng điểm gốc, các góc và các cạnh; đồ hình sẽ khoẻ hơn. Nhưng do có nhiều trị đo dẫn đến thời gian thi công lâu và tốn kém. Quan hệ giữa độ chính xác đo góc và đo cạnh xác lập qua công thức: 1 mβ m S  : 3 3 ρ' ' S (1.1) Từ quan hệ trên người ta kết luận, khi mβ m S 1 :  việc đo cạnh không ảnh ρ' ' S 3 hưởng đến độ chính xác của các yếu tố trong lưới; còn khi tỉ số này  3 thì việc đo góc thực tế cũng không ảnh hưởng đến độ chính xác của các yếu tố trong lưới. Thực chất là lưới đo tất cả các góc và tất cả các cạnh. So với lưới đo góc hoặc lưới đo cạnh thì lưới đo góc-cạnh kết hợp có độ chính xác cao hơn. Đồ hình lưới đo góc - cạnh kết hợp được thiết kế linh hoạt hơn và có thể không tuân theo những quy tắc thông thường của lưới đo góc hay lưới đo cạnh nhưng lại có độ chính xác cao. Tuy nhiên cũng cần phải lưu ý đến những vấn đề sau: Trong lưới đo góc-cạnh kết hợp, tuỳ vào từng dạng lưới và đồ hình lưới mà tiến hành tổ chức đo một số cạnh cho phù hợp, không nhất thiết phải đo tất cả các cạnh như: * Đối với lưới tứ giác không đường chéo nên đo các cạnh theo chu vi và một số cạnh giữa lưới để thuận tiện cho công tác tính toán sau này. * Đối với lưới tam giác thì nên lựa chọn đo các cạnh đối diện với góc lớn nhất trong tam giác. 1.4.2 Phương pháp đa giác Lưới đường chuyền là tập hợp các điểm nối với nhau tạo thành đường gãy khúc. Tiến hành đo tất cả các cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền, nếu biết toạ độ của một điểm và góc phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính ra góc phương vị các cạnh và toạ độ các điểm khác trên đường chuyền. Đối với lưới đường chuyền việc chọn điểm và phát triển lưới trong khu vực đông dân cư hay trong thành phố rất dễ dàng. Tuy nhiên, đối với lưới đường chuyền có những hạn chế vì lượng trị đo ít và có kết cấu đồ hình không chặt chẽ, cho nên độ chính xác của các yếu tố trong lưới không cao. Phương án hợp lý để nâng cao chất lượng đồ hình lưới và cũng là một trong các phương pháp để nâng cao độ chính xác của lưới các đường chuyền đa giác là lập lưới có nhiều vòng khép kín. Bảng 1.6- Một số máy toàn đạc điện tử chính xác (sử dụng để đo các lưới khống chế mặt bằng) Đo góc Đo cạnh Hãng và Tên Độ SSTP đo Tầm hoạt nước chế máy phân góc ngang/ SSTP đo cạnh động xa tạo giải đứng nhất - 12 - 1 2 Leica TC 303 Thụy Sỹ SOKKIA SET2B Nhật Bản NIKON DTM Nhật 750 Bản TOPCON GTS-4 Nhật Bản bàn độ 3 4 5 6 1" 3"/3" (2mm +2ppm) 3000 m 1" 2"/2" (2mm +2ppm) 4200 m 1" 2"/2" (2mm +2ppm) 3500 m 1" 2"/2" (2mm +2ppm) 3700 m 1.4.3. Phương pháp định vị vệ tinh Các phương pháp xây dựng lưới mặt bằng đã nêu trên đều đòi hỏi các điểm liền kề tạo thành đồ hình cơ bản, phải trực tiếp hoặc sau khi xây dựng tiêu phải nhìn thấy nhau (thông hướng). Do ảnh hưởng của chiết quang và độ cong Trái đất, cạnh càng dài, tiêu càng cao, gây tốn kém trong thi công lưới và khó khăn khi đo ngắm, chính vì vậy lưới tam giác hạng I là lưới có cạnh dài nhất nhưng trung bình chỉ là 25 km. Để xây dựng lưới có cạnh dài hoặc nối các lưới ở xa nhau với độ chính xác cao, từ những năm 60 của thế kỉ XX ra đời một phương pháp xây dựng lưới mới là lưới Trắc địa vệ tinh. Đầu tiên, người ta chụp ảnh vệ tinh nhân tạo trên nền trời sao, xác định hướng từ điểm ngắm đến vệ tinh, khoảng cách từ điểm ngắm đến vệ tinh được đo bằng các máy đo khoảng cách Laser đến vệ tinh. Sai số vị trí điểm mặt đất cần định vị từ 100m sau chỉ còn cỡ 10m. Thập kỉ 70 với kỹ thuật Doppler vệ tinh, độ chính xác định vị đạt cỡ và centimet. Hiện nay, với công nghệ GPS độ chính xác định vị tuyệt đối có thể đạt 30m, còn độ chính xác định vị tương đối có thể đạt centimet thậm chí vài milimet. Ưu điểm của lưới trắc địa vệ tinh là các điểm định vị vệ tinh không cần thông hướng, khoảng cách giữa các điểm từ vài km đến hàng ngàn km, mà lại bất kì lúc nào, bất kì ở đâu nếu thu được tín hiệu vệ tinh tốt đều có thể định vị điểm trên mặt đất. Vì những lý do đó, trên thế giới và ở Việt Nam, lưới Trắc địa vệ tinh bằng công nghệ GPS được dùng thay thế cho việc xây dựng lưới cấp cao hơn lưới hạng I (lưới cấp “0”) và đến cả cấp khống chế thấp nhất là điểm trạm đo chi tiết. Ở nước ta công nghệ GPS được đưa vào sử dụng từ năm 1991. Hiện nay, công nghệ GPS được coi như là dấu mốc quyết định trong cách mạng công nghệ của lĩnh vực đo đạc. Công nghệ GPS ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có trắc địa công trình. 1.4.3.1 Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm 3 bộ phận : - 13 - * Đoạn không gian (Space Segrment) * Đoạn điều khiển (Control Segrment) * Đoạn sử dụng (User Segrment) Đoạn không gian Đoạn điều khiển Đoạn sử dụng a. Đoạn không gian Đoạn không gian hiện nay bao gồm 32 vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo và 3 vệ tinh dự trữ. Vệ tinh chuyển động ở đô cao khoảng 20200 km. Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xích đạo trái đất một góc 550, quỹ đạo mỗi vệ tinh chênh nhau 60 0 kinh. Chu kì chuyển động của vệ tinh là 12 giờ đồng hồ. Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị dao động tần số chuẩn cơ sở fo= 10,23 MHz. Từ tần số cơ sở fo sẽ tạo ra hai tần số sóng tải L1, L2. L1 = 154fo = 1575,42 MHz. L2 = 120fo = 1227,60 MHz. Các sóng này được được điều biến bởi các mã C\A code, P-code và Y-code Mã C\A (Coarse/Accquisition code) là mã thô, cho phép sử dụng rộng rãi. Mã C\A là một chuỗi nhị phân mang tính chất ngẫu nhiên, có tần số 1,023 MHz, tương ứng với bước sóng 293 m. Chu kì mã C\A là 1 mili giây, mỗi vệ tinh phát đi một mã C\A khác nhau và mã C\A điều biến sóng tải L1. Mã P (precision code) là mã chính xác, được dùng cho mục đích quân sự là chủ yếu. Mã P cũng là một chuỗi nhị phân nhưng phức tạp hơn, có tần số fo=10,23 MHz, tương ứng với bước sóng 29,3 m, có chu kì 267 ngày. Người ta chia mã P thành 38 đoạn, mỗi đoạn dài 7 ngày và mỗi đoạn điều biến cho một vệ tinh và sau 7 ngày lại thay đổi. - 14 - Ngoài hai mã trên, người ta còn sử dụng mã Y –code, đây là mã bí mật, được phủ lên mã P-code nhằm chống đánh lừa trong kĩ thuật AS (antispoofing). Ngoài hai sóng tải L1 và L2 phục vụ cho mục đích sử dụng, các vệ tinh còn dùng hai sóng tần số 1783,74 MHz và 2227,5 MHz để trao đổi thông tin với các trạm điều khiển mặt đất. b. Đoạn điều khiển Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống đinh vị, với trung tâm điều khiển đặt tại Colorado Springs và 4 trạm theo dõi phân bố đều quanh trái đất đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Assension Islands (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương), Kwajalein (Tây Thái Bình Dương). Các trạm này liên tục theo dõi sự hoạt động của các vệ tinh. Đồng thời trên mỗi trạm theo dõi đều có các máy thu GPS, chúng đo khoảng cách, sự thay đổi khoảng cách và các số liệu khí tượng. Các số liệu này được gửi tới trạm trung tâm để xử lý tính toán. Sau đó các thông tin này được chuyển lên các vệ tinh, từ đó chuyển đến các máy thu của người sử dụng. c. Đoạn sử dụng Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh khác để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau ở trên biển và ở đất liền. Đó có thể một máy thu riêng biệt hoạt động độc lập (định vị tuyệt đối) hay một nhóm gồm hai máy thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch thời gian nhất định (định vị tương đối) hoặc hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ phát tín hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy thu khác (định vị vi phân). 1.4.3.2 Quy trình thành lập lưới GPS trong TĐCT Lưới GPS trong trắc địa công trình được tiến hành theo các trình tự sau: a. Chọn hệ toạ độ và thời gian Đo GPS sử dụng hệ thống tọa độ toàn cầu WGS – 84 (Hệ tọa độ trắc địa Quốc tế) khi có yêu cầu sử dụng hệ tọa độ HN-72, VN-2000 hoặc hệ tọa độ công trình thì phải tính chuyển tọa độ. Thời gian trong đo GPS được sử dụng là thời gian quốc tế UTC. Khi muốn dùng giờ Việt Nam thì phải tiến hành chuyển đổi (giờ Hà Nội = giờ GPS +7) b. Thiết kế kĩ thuật lưới GPS + Thiết kế lưới Việc thiết kế lưới được thực hiện trên bản đồ có tỷ lệ phù hợp đó có trong khu đo. Đồ hình lưới GPS có thể là lưới tam giác, lưới đa giác, lưới tam giác và đa giác kết hợp, lưới đường chuyền gối lên các điểm gốc...(tùy từng cấp hạng và độ chính xác yêu cầu của lưới mà lựa chọn đồ hình lưới cho phù hợp). Nên bố trí thành các vũng khộp kớn để nâng cao độ chính xác và có điều kiện kiểm tra. Trong lưới GPS cần ít nhất 1 điểm gốc tọa độ là đủ để tính tọa độ của các điểm cũn lại, nhưng nên có ít nhất 3 điểm gốc phân bố đều trong lưới để có điều kiện kiểm tra, chặt chẽ khi tính chuyển tọa độ về hệ tọa độ địa phương. Đối - 15 - mạng lưới lớn thỡ số lượng điểm gốc cần nhiều hơn. Để có thể tính ra độ cao trong hệ độ cao Nhà nước thỡ lưới GPS cũng cần điểm gốc độ cao. Số lượng và độ chính xác của đểm gốc độ cao sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả tính độ cao của các điểm trong lưới. Điểm gốc độ cao có thể trùng hoặc không trùng với điểm gốc tọa độ. - Là các điểm mới - Là các điểm gốc tọa độ - Là điểm gốc độ cao Hỡnh 3-2. Sơ đồ lưới GPS Dựa vào chiều dài trung bình giữa 2 điểm lân cận và độ chính xác của nó, lưới GPS được chia thành các hạng II, III, IV và các cấp 1. Khi thành lập lưới có thể thực hiện theo phương án tuần tự bao gồm tất cả các cấp, hạng hoặc lưới vượt cấp, lưới cùng một cấp, hạng. Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của các cấp lưới GPS phải phù hợp với qui định nêu ở bảng 1.8. Chiều dài cạnh ngắn nhất giữa 2 điểm lân cận bằng 1/2 đến 1/3 chiều dài cạnh trung bình; chiều dài cạnh lớn nhất bằng 2 3 lần chiều dài cạnh trung bình. Khi chiều dài cạnh nhỏ hơn 200m, sai số trung phương chiều dài cạnh phải nhỏ hơn 20mm Bảng 1.8 : Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập: Cấp hạng II Chiều dài cạnh a b Sai số trung phương trung bình -6 (mm) (1 x 10 ) tương đối cạnh yếu nhất (km) 9  10 - 16 - 2 1/120 000 III IV 1 2 5 2 1 <1  10  10  10  15 5  10  10  20 1/80 000 1/45 000 1/20 000 1/10 000 Việc thiết kế lưới GPS phải căn cứ vào yêu cầu thực tế và trên cơ sở điều tra nghiên cứu kỹ các tài liệu gốc, số liệu gốc hiện có tại khu vực xây dựng công trình. Trong lưới GPS giữa các điểm không cần nhìn thấy nhau, nhưng để có thể tăng dày lưới bằng phương pháp đo truyền thống, mỗi điểm GPS cần phải nhìn thông đến ít nhất một điểm khác. Trong Lưới GPS cần ít nhất 1 điểm gốc toạ độ là đủ để tính toạ độ của các điểm còn lại, nhưng nên cần có ít nhất 3 điểm gốc phân bố đều khắp trong lưới tạo điều hiện kiểm tra và chặt chẽ khi tính chuyển toạ đô về toạ độ địa phương. Khi thiết kế lưới, để tận dụng các tư liệu trắc địa, bản đồ đã có, nên sử dụng hệ tọa độ đã có của khu đo. Các điểm khống chế đã có nếu phù hợp với yêu cầu của điểm lưới GPS thì tận dụng các mốc của chúng Lưới GPS phải được tạo thành 1 hoặc nhiều vòng đo độc lập, tuyến phù hợp. Số lượng cạnh trong vòng đo độc lập, tuyến phù hợp trong các cấp lưới GPS phải tuân theo qui định nêu trong bảng 1.9. Lưới GPS dùng để khống chế mặt bằng phục vụ thi công và quan trắc chuyển dịch ngang công trình cần tạo thành các vòng khép có số cạnh không lớn hơn 4. Bảng 1.9 : Qui định về số lượng cạnh trong vòng đo độc lập hoặc tuyến phù hợp đối với các cấp lưới GPS CẤP HẠNG II III IV 1 2 Số cạnh trong vòng đo độc lập  6  8  10  10  10 hoặc tuyến phù hợp c. Chọn điểm và chôn mốc Vị trí điểm được chọn phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế kỹ thuật, thuận lợi cho việc đo nối và cho các công tác đo đạc tiếp theo. Điểm chọn phải được đặt ở nơi có nền đất, đá ổn định, sử dụng được lâu dài và an toàn khi đo đạc. Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc lắp đặt máy thu và thao tác khi đo, có khoảng không rộng và góc cao của vệ tinh phải lớn hơn 15 0. Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh, tránh hiện tượng nhiễu tín hiệu do quá gần các trạm phát sóng và sai số đa đường dẫn (Multipath) do phản xạ tín hiệu từ các địa vật xung quanh điểm đo. Vị trí điểm chọn phải cách xa nguồn phát sóng vô tuyến công suất lớn (như tháp truyền hình, trạm vi ba) lớn hơn 200m và cách xa cáp điện cao thế lớn hơn 50m. Bảng 3-1. Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập để đo vẽ bản đồ Sai số trung phương Chiều dài cạnh b (1 x 10Cấp hạng a(mm) tương đối cạnh yếu 6 TB (km) ) nhất - 17 - II 9 1/120 000 10 2 III 5 1/80 000 10 5 IV 2 1/45 000 10 10 1 1 1/20 000 10 10 2 <1 1/10 000 15 20 Việc chọn điểm trong lưới GPS cũng có những yêu cầu chung như đối với lưới truyền thống như: phải bố trí ở những nơi có nền đất vững chắc, ổn định và có khả năng bảo quản lâu dài,...Ngoài ra có những yêu cầu riêng sau đây để đảm bảo thu tớn hiệu vệ tinh tốt: - Phải thông thoáng bầu trời, góc mở tốt nhất là 1500 (hỡnh 3-3) - Không bố trí dưới đường điện cao thế - Không bố trí gần các vật có khả năng phản xạ tín hiệu điện từ - Phải cách xa (Ít nhất là 500m) cỏc trạm phát sóng (đài phát thanh, đài truyền hình,...) - Nếu bắt buộc phải chọn ở những nơi bị che khuất thì phải mô tả sự che khuất đó trong hệ tọa độ địa diện chân trời, lập lịch đo và kiểm tra điều kiện quan sát tốt. 1500 Mỏy thu GPS Hình 3-3. Góc mở tại điểm đo GPS Quy cách của dấu mốc và mốc điểm GPS các cấp phải phù hợp với yêu cầu quy phạm hiện hành của Nhà nước. Điểm GPS các cấp đều chôn mốc vĩnh cửu, khi chôn mốc đáy hố phải đổ gạch, sỏi hoặc đổ một lớp bê tông lót. d. Lập kế hoạch đo * Để lập lịch cần có các yêu cầu sau: - Có tọa độ gần đúng của khu đo (đối với khu đo nhỏ thì lấy tọa độ trung bình của khu đo, giá trị này có thể lấy trên bản đồ) - Có tệp lịch vệ tinh dự báo (không cũ quá 1 tháng) - Có phần mềm chuyên dụng để tính toán lập lịch - Đối với những điểm bị che chắn thì phải có thông tin mô tả sự che chắn Kết quả lập lịch sẽ cho ta những khoảng thời gian trong ngày có thể đo được. * Các trường hợp lập lịch sau: - 18 - - Lập lịch trong điều kiện thông thường, khu đo nhỏ, các điểm không bị che chắn. Trường hợp này ta chỉ cần nhập vào tạo độ trung bình của khu đo và nhận được kết quả lập lịch cho cả khu đo. - Lập lịch trong điều kiện các điểm đo ở xa nhau. Lúc này tọa độ trung bình của khu đo không còn đặc trưng cho cả khu đo nữa, ta phải lập lịch cho từng session một. - Lập lịch trong điều kiện các điểm đo bị che chắn. Lúc này ta cũng phải lập lịch cho từng session và mô tả sự che chắn. * Thiết kế session đo Thiết kế ca đo là khâu quan trọng để thi công lưới đạt được các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. Với số lượng điểm đã xác đinh (bao gồm các điểm gốc và các điểm cần xác định) và tùy thuộc vào số lượng máy thu GPS sử dụng, có thể tạo ra các ca đo phù hợp. Có thể thiết kế ca đo trên bản đồ hoặc trên sơ đồ đã có vị trí sơ bộ của các mốc. Khái niệm ca đo Session đo hay còn gọi là ca đo là khái niệm chỉ việc máy thu đồng thời thu tín hiệu vệ tinh trong một khoảng thời gian nào đó. Ca đo có thể tạo thành bởi hai máy thu trở lên. Để phát hiện sai số thô trong kết quả đo lưới đồng thời tăng độ tin cậy và độ chính xác của mạng lưới thông thường có thêm các ca đo dư. Tốc độ ghi và độ dài ca đo a. Tốc độ ghi Một đặc điểm của đo GPS là các trị đo được thực hiện tự động, đều đặn sau những khoảng thời gian nhất định. Tất cả các trị đo đó sẽ được ghi lại trong bộ nhớ của máy thu theo thời gian trong hệ thống giờ GPS. Khoảng thời gian đều đặn đó được gọi là tốc độ ghi. Khoảng thời gian này do người đo cài đặt khi lựa chọn các tham số trước khi đo. Khi định vị tương đối tĩnh, và tĩnh nhanh, người ta thường sử dụng tốc độ ghi trong khoảng 5s đến 60s. Nếu đặt tốc độ ghi quá dầy thì bộ nhớ của máy thu sẽ nhanh đầy và thời gian xử lý sẽ dài hơn. Ngược lại, nếu đặt tốc độ ghi quá thưa sẽ nhận được ít trị đo. Trong đo tĩnh, tốc độ ghi số liệu hợp lý thường từ 15s đến 30s; trong đó tĩnh nhanh nên trong khoảng từ 5s đến 15s. b. Độ dài ca đo Độ dài ca đo là khoảng thời gian các máy thu trong ca đo cùng thu tín hiệu hay chính là khoảng thời gian chung từ khi bật máy đến khi tắt máy của các máy thu. Độ dài ca đo phụ thuộc vào các yếu tố: - Độ chính xác yêu cầu khi xác định Baseline, đo càng lâu thì càng chính xác và ngược lại. - Số lượng vệ tinh quan sát được, số vệ tinh ít thì phải đo lâu và ngược lại. - Chiều dài của Baseline, Baseline càng dài thì phải đo càng lâu và ngược lại. - Máy thu 1 tần hay 2 tần. - 19 -