›

Giáo trình Trắc địa công trình - Thái Văn Hòa

pdf 39 trang huongle 4850
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Trắc địa công trình - Thái Văn Hòa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_trac_dia_cong_trinh_thai_van_hoa.pdf

Nội dung text: Giáo trình Trắc địa công trình - Thái Văn Hòa

  1. 9/21/2015 KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH Yêu cầu môn học I. Chuyên cần 10% II. Hoàn thành nội dung thực tập 30% - Bố trí độ cao công trình. GV: THÁI VĂN HÒA - Bố trí vị trí mặt bằng công trình. BM: CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH Email: thaihoa@hcmuaf.edu.vn III. Thi cuối kỳ 60% hoa.cndc@gmail.com Tell: 0908670778 - Đề mở (Không dùng máy Vi tính và điện thoại) Website: - Thời gian 60’. Tp. Hồ Chí Minh - 2014 4:49 CH Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới trắc địa công trình tùy thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải 1.1. Mục đích, các dạng lưới và yêu cầu độ chính xác giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công 1.1.1 Lưới khống chế mặt bằng và sử dụng công trình. 1.1.1.1 Một số đặc điểm của lưới khống chế mặt phẳng Trong trường hợp chung nhất, một vấn đề thực tế trong trắc địa công trình đặt ra là có sử dụng các điểm của lưới khống chế nhà Lưới khống chế mặt phẳng được thành lập ở khu nước hay không?; sử dụng như thế nào? vực thành phố, khu công nghiệp, khu năng lượng, sân bay, Như đã biết, cho đến nay, lưới khống chế nhà nước bến cảng, cầu cống, đường hầm là cơ sở trắc địa phục được thành lập theo nguyên tắc thông thường từ tổng thể vụ khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng công trình. đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và Lưới khống chế trắc địa công trình có thể được được phân thành bốn hạng I, II, III, IV. thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền Để xem xét ứng dụng vào trắc địa công trình, có thể (đa giác), lưới đo góc – cạnh kết hợp, lưới tam giác đo tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác nhà nước cạnh độ chính xác cao hoặc lưới ô vuông xây dựng. hạng II, III, IV và đường chuyền (đa giác) hạng IV như sau: 1
  2. 9/21/2015 Chỉ tiêu kỹ thuật Đường chuyền hạng IV Cấp hạng lưới tam giác Chiều dài giới hạn của đường chuyền Chỉ tiêu kỹ thuật II III IV - Đường đơn 10 km - Giữa điểm gốc và điểm nút 7 km Chiều dài cạnh (Km) 7-10 5-8 2-5 - Giữa hai điểm nút 5 km Sai số tương đối cạnh đáy 1:300.000 1:200.000 1:100.000 Chu vi giới hạn của đa giác 30 km Chiều dài cạnh Sai số tương đối cạnh yếu nhất 1:200.000 1:120.000 1:70.000 - Lớn nhất 2,00 km - Nhỏ nhất 0,25 km Góc nhỏ nhất trong tam giác 300 200 200 - Tốt nhất 0,50 km Giới hạn sai số khép tam giác 4” 6” 8” Số cạnh trong đường chuyền không quá 15 Giới hạn sai số khép tương đối 1:25.000 Sai số trung phương đo góc 1,0” 1,5” 2,0” Sai số trung phương đo góc 2,0” Giới hạn sai số khép góc 5”. Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước được tăng Hiện nay, do yêu cầu của công tác địa chính, một hệ dày bằng lưới tam giác hoặc đường chuyền cấp 1, 2. thống lưới địa chính cũng đã được thành lập bao gồm lưới Trong trường hợp đo vẽ bản đồ, cơ sở để ước tính địa chính cơ sở, (tương đương lưới khống chế nhà nước độ chính xác cần thiết của lưới khống chế mặt phẳng là hạng III), lưới địa chính. Hệ thống lưới địa chính có đủ độ yêu cầu về độ chính xác của lưới đo vẽ. Yêu cầu đó là sai chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1:500, số giới hạn vị trí điểm của lưới đo vẽ so với điểm của lưới 1:200. Đo đó ở khu vực xây dựng công trình, nếu đã có nhà nước và lưới tăng dày không được vượt quá 0,2 mm các điểm của lưới khống chế mặt phẳng nhà nước hoặc trên bản đồ ở khu vực chưa xây dựng. Trên khu vực xây các điểm của lưới địa chính thì chỉ cần tăng dày, phát triển dựng sai số này không vượt quá quy định sau: để có mật độ điểm bảo đảm đo vẽ bản đồ phục vụ các giai Tỷ lệ bản đồ: 1:500 1:1000 1:2000 đoạn khảo sát, thiết kế công trình. Sai số giới hạn: 0,10 m 0,16 m 0,30 m Lưới khống chế trắc địa công trình còn nhằm mục đích bảo đảm độ chính xác bố trí công trình và quan trắc Theo những tài liệu đã công bố thì lưới khống chế chuyển dịch, biến dạng công trình. Vì vậy cần phải xét đến mặt phẳng nhà nước có đủ độ chính xác bảo đảm cho đo hai trường hợp: vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500. 2
  3. 9/21/2015 Trong trường hợp này, lưới trắc địa công trình được Trong trường hợp này phải thành lập lưới chuyên phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới dùng cho công trình. Các điểm của lưới nhà nước đã có nhà nước và có thể dựa vào các điểm của lưới nhà nước trong khu vực chỉ được dùng làm số liệu gốc cần thiết tối đã có trên khu vực xây dựng công trình. thiểu để nối lưới trắc địa công trình vào hệ thống tọa độ nhà nước. Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới trắc địa công trình chuyên dùng sẽ tùy thuộc yêu cầu và đặc điểm của từng công trình và giai đoạn xây dựng công trình. Thí dụ khu xây dựng đầu mối thủy lợi – thủy điện: - Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ. a/ Khu vực thành phố - Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà cho bố trí công trình. sử dụng lưới khống chế nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều - Giai đoạn sử dụng công trình: lưới khống chế dài cạnh rút ngắn 1,5 – 2 lần để có mật độ 1 điểm/5-15 2 được dùng để quan trắc chuyển dịch, biến dạng công km . Lưới được tăng dày để bảo đảm đo vẽ bản đồ tỷ lệ trình. 1:500. Như vậy, yêu cầu về độ chính xác tăng dần. Việc Loại và hình dạng của lưới phụ thuộc vào diện tích phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý sao cho có và hình dạng của thành phố. Thành phố có dạng kéo dài thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai thì thành lập chuỗi tam giác đơn hoặc kép. Thành phố có đoạn sau của quá trình xây dựng công trình. dạng trải rộng thì thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm và có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố lớn có diện rộng thì thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm. 3
  4. 9/21/2015 Chuỗi tam giác đơn Đa giác trung tâm Chuỗi tam giác đơn kép 4:49 CH 4:49 CH Lưới tam giác dày đặc Chuỗi tam giác đơn Chuỗi tam giác đơn kép 4:49 CH 4:49 CH 4
  5. 9/21/2015 Lưới tam giác dày đặc Đa giác trung tâm 4:49 CH 4:49 CH Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam Loại lưới tam giác đo cạnh thường không được sử giác hạng II hoặc III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm dụng rộng rãi ở khu vực thành phố vì những lí do: hạng IV và lưới đường chuyền cấp 1, 2. - Trong mỗi tam giác không có đại lượng đo thừa Trên khu vực thành phố, có thể sử dụng rộng rãi nên không có điều kiện kiểm tra kết quả đo ngay trên thực lưới đường chuyền (đa giác) hạng IV và cấp 1, 2. Đường địa. chuyền được thành lập theo đường phố, có các điểm gắn - Lưới tam giác đo cạnh có độ chính xác định tường hoặc trên nóc nhà, được bảo vệ lâu dài. hướng kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với các điểm, ảnh hưởng không tốt đến độ chính xác của lưới. - Điều kiện đo dài điện tử ở khu vực thành phố ít thuận lợi do thay đổi lớn về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và có nhiều cáp điện cao thế. 19 20 5
  6. 9/21/2015 Đối với lưới hạng IV và các cấp lưới tăng dày ở b/ Khu vực công nghiệp thành phố thì phương pháp đường chuyền (đa giác) hơn Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập hẳn phương pháp tam giác đo cạnh vì đường chuyền linh trong giai đoạn khảo sát là cơ sở để đo vẽ bản đồ, đồng hoạt hơn, độ chính xác bảo đảm ổn định hơn. thời cũng dựa vào đó để thành lập lưới bố trí công trình. Tuy nhiên phương pháp tam giác đo cạnh với độ Đối với khu vực công nghiệp có diện tích trên 30 chính xác cao và cạnh ngắn lại được dùng nhiều trong xây km2, cơ sở khống chế là các điểm của lưới nhà nước. dựng nhà cao tầng và một số công trình khác. Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ Trên khu vực thành phố, lưới đo góc – cạnh kết hợp có độ chính xác như lưới hạng IV nhà nước. được xem là tốt nhất. Loại lưới này có độ chính xác cao, Để bố trí công trình, ở khu công nghiệp thường đồ hình của lưới có thể vượt ra ngoài những quy định thành lập lưới ô vuông xây dựng. thông thường mà vẫn đảm bảo độ chính xác. 21 22 c/ Công trình đòi hỏi độ chính xác cao Lưới độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV là cơ sở độ Đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao như nhà cao thống nhất trên lãnh thổ quốc gia. máy gia tốc hạt, công trình cao, tháp vô tuyến nhưng Các công tác trắc địa công trình dựa vào lưới độ phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác nhỏ đo cạnh (25 – cao nhà nước và phát triển dưới dạng dày đặc. 50 m) độ chính xác rất cao (0,1 – 0,5 mm). Độ chính xác và mật độ điểm của lưới độ cao phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của công tác đo vẽ, bố trí công trình và còn phụ thuộc vào độ lớn của khu vực. Đối với thành phố có diện tích lớn hơn 500 km2, thành lập lưới hạng I, II, III, IV. diện tích từ 50 - 500 km2, thành lập lưới hạng II, III, IV. diện tích từ 10 - 50 km2, thành lập lưới hạng III, IV. diện tích từ 1 - 10 km2, thành lập lưới hạng IV. 23 24 6
  7. 9/21/2015 - Lưới độ cao hạng II: Các điểm được phân bố đều trên khu vực. Đo theo phương pháp trùng vạch, đo đi đo Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng II Hạng III Hạng IV về. Chiều dài lớn nhất của tuyến (km): - Lưới độ cao hạng III: Trong trường hợp tăng dày - giữa các điểm gốc 40 15 4 lưới hạng II thì được thành lập dưới dạng tuyến, vòng - giữa các điểm nút 10 5 2 khép kín hoặc lưới có điểm nút dựa vào các điểm gốc cấp Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc: (km) - khu vực xây dựng 2 0,2 0,2 – 0,5 cao. Nếu là lưới độc lập, thường là hệ thống tuyến khép - khu vực chưa xây dựng 5 0,8 0,5 – 2,0 kín, đo đi đo về. Sai số khép giới hạn của tuyến (L km) (mm) (mm) (mm) - Lưới độ cao hạng IV: Dùng để tăng dày lưới hạng cao hơn và cũng có thể là lưới độc lập. Trong lưới độ cao hạng IV, thường dùng mốc gắn tường, mốc chôn nông và mốc của các điểm khống chế mặt phẳng. 25 26 1.2.1 Lưới cấp thấp dựa trên một cạnh của lưới cấp Các công tác trắc địa trên khu vực xây dựng phải cao dựa trên hệ thống độ cao thống nhất đã được lựa chọn và AB là cạnh trong lưới bậc i có sai số tương đối là thành lập trong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình. 1/Ti. Sai số tương đối cạnh của bậc i+1 được tính theo Đặc điểm của lưới độ cao trong trắc địa công trình công thức: là khoảng cách giữa các mốc và chiều dài của các tuyến được rút ngắn, còn phương pháp đo vẫn như lưới độ cao (1-1) nhà nước. Trong đó: 1/Ti là ảnh hưởng sai số của số liệu gốc. (1/Ti+1)do là ảnh hưởng sai số đo trong lưới bậc i+1. 4:49 CH 28 7
  8. 9/21/2015 Nếu ký hiệu Ki là hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1 Trong trường hợp này lưới bậc đến bậc i thì có thể viết: 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). (1-3) Nếu K1=K2= =Kn = K, suy ra Thành phần (1/Ti)’ trong công thức (1-3) thể hiện sự tăng ảnh hưởng sai số của số liệu gốc đối với bậc lưới i+1. Từ đó ta có: (1-2) Như vậy hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1 đến bậc i cũng phải được thể hiện qua một i. Trong đó: n là số bậc phát triển của lưới 4:49 CH 29 4:49 CH 30 Ví dụ: Nếu K1=K2= =Kn = K và 1=2= =n=, thì Suy ra (1-4) Thì hệ số giảm độ chính xác là: 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 Để ước tính số bậc phát triển lưới có thể lấy  = 1,5. Ta có: 4:49 CH 31 4:49 CH 32 8
  9. 9/21/2015 a/ Số hiệu chỉnh do độ cao 1.3.1 Số hiệu chỉnh trong phép chiếu Số hiệu chỉnh do chiếu cạnh AB Trước khi bình sai, lưới trắc địa nhà nước được xuống mặt chiếu A0B0 (hình 1-3) chiếu xuống mặt Ellipsoid thực dụng Kraxôvski. Vì vậy các trị đo trong lưới hạng I, II đều được hiệu chỉnh. Điều đó được tính theo công thức: cũng có nghĩa là các trị đo tiếp theo về sau đều được chiếu xuống mặt quy ước duy nhất đó. (1-5) Tọa độ điểm được tính trong hệ tọa độ phẳng, Trong đó: vuông góc của phép chiếu Gauss. S – chiều dài cạnh đo được Vì các công trình được xây dựng trên bề mặt tự H – độ cao trung bình của cạnh nhiên của trái đất nên cần phải thu được các kết quả đo m không qua hiệu chỉnh do phép chiếu. H0 – độ cao của mặt chiếu Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid (=6370 km). 4:49 CH 33 4:49 CH 34 Từ công thức trên, ta có b/ Số hiệu chỉnh do chiếu về mặt phẳng Gauss Số hiệu chỉnh của chiều dài cạnh sẽ có dấu dương và tăng từ trục đến mép của múi chiếu. Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ Khoảng cách S0 giữa hai điểm trên mặt phẳng được lệ lưới nếu tính theo công thức : Lúc đó (1-6) Trong đó : S – chiều dài cạnh trên Ellipsoid. Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid. Tức là khi hiệu độ cao mặt đất và mặt chiếu nhỏ hơn 32 m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh Sh. là trị trung bình của hoành độ điểm Mặt chiếu được chọn trong trắc địa công trình là mặt đầu và cuối của S. có độ cao trung bình của khu vực xây dựng công trình. Đối với đường xe điện ngầm là mặt có độ cao trung bình của trục hầm. 4:49 CH 35 4:49 CH 36 9
  10. 9/21/2015 Số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh do chiếu về mặt phẳng Gauss được tính gần đúng theo công thức: Để sai số tương đối của tỷ lệ lưới không vượt quá 1:200.000 thì khoảng cách từ kinh tuyến trục của múi chiếu (1-7) đến khu vực xây dựng công trình không vượt quá: Từ đó suy ra: Nếu ym > 20 km thì chọn kinh tuyến đi qua điểm giữa của khu vực xây dựng công trình làm trục của múi (1-8) chiếu. Đối với các cạnh nằm trên đường biên của múi 0 chiếu 3 , có ym = 150 km thì: 37 38 1.3.2 Hệ tọa độ cân bằng Ví dụ: Khi khu vực xây dựng công trình cách kinh tuyến Vì Sh và Sg có dấu ngược nhau nên có thể đề xuất một hệ tọa độ cân bằng, trong đó mặt chiếu và kinh trục 50 km, thì độ cao của mặt chiếu sẽ được tính theo tuyến trục của múi chiếu được chọn sao cho tổng của các công thức: số hiệu chỉnh nói trên có giá trị nhỏ, không đáng kể. Điều kiện này được viết: (1-9) Ngược lại, khi cho trước Hm – H0 = 50 m thì Từ đó, nếu cho trước ym thì Nhưng hệ tọa độ cân bằng thường không được ứng dụng rộng rãi vì độ cao mặt chiếu đã cho trước trong đồ án (1-10) thiết kế công trình. Vì vậy hệ tọa độ cân bằng chỉ áp dụng cho một dải hẹp với hoành độ tính theo công thức (1-11). Hoặc nếu cho trước Hm – H0 thì (1-11) 4:49 CH 39 4:49 CH 40 10
  11. 9/21/2015 Khi sử dụng các điểm của lưới nhà nước làm cơ sở khống chế trắc địa công trình thì cần phải thực hiện hai lần hiệu chỉnh. 1.4.1 Đặc điểm của đo góc trong trắc địa công trình Trước hết tính số hiệu chỉnh Sh với dấu ngược lại Ở thành phố và khu công nghiệp, những yếu tố sau với công thức (1-5) để chuyển chiều dài cạnh của lưới nhà đây ảnh hưởng đến độ chính xác đo góc: nước về mặt tự nhiên của trái đất. Sau đó tính số hiệu a, Nhiệt, khói, bụi từ các nhà máy, mặt đường nhựa, chỉnh để đưa về mặt chiếu của khu vực xây dựng công các kết cấu thép và bê tông dưới tác động của mặt trời sẽ trình. tạo nên “tiểu khí hậu” làm thay đổi chế độ dẫn nhiệt, quá trình bốc hơi và tích tụ hơi nước. b, Nhiều chướng ngại vật đối với tia ngắm. c, Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, các cạnh lại ngắn. d, Các điểm khống chế đặt trên nhà máy hoặc trên đường phố đều có thể bị rung. 4:49 CH 41 4:49 CH 42 Do các điều kiện kể trên, tia ngắm đi qua nhiều trường chiết quang cục bộ và không ổn định. Các trường Số hiệu chỉnh cho một góc được tính theo công chiết quang đó thay đổi theo thời gian và không gian. Vì thức: vậy cần phải lựa chọn thời gian đo góc hợp lý. (1-13) Do cạnh của lưới khống chế ngắn nên cần đặc biệt chú ý đến độ chính xác của định tâm máy và định tâm tiêu Chỉ số 1 và 2 trong công thức là ứng với hướng 1 (bảng ngắm). và 2 của góc. Số hiệu chỉnh C” (tính theo đơn vị giây) trên một Để ước tính, giả thiết góc giữa hai hướng đo bằng hướng đo, do sai số định tâm, được tính theo công thức: 1200, chiều dài hai cạnh của góc bằng nhau (S), ta có : (1-12) Trong đó: e và  là thành phần c/dài và góc của ss định tâm. S là chiều dài cạnh. M là giá trị của hướng đo. 4:49 CH 43 4:49 CH 44 11
  12. 9/21/2015 Đối với lưới tam giác hạng IV: m=2,0";Smin=2km thì Lấy giá trị tuyệt đối lớn nhất của me = 1,2 mm. Yêu cầu định tâm máy với độ chính xác rất cao. Trong trường hợp cạnh ngắn, độ chênh cao giữa Từ đó hoặc các điểm lớn cần phải tính đến ảnh hưởng độ nghiêng của trục quay ống kính của máy kinh vĩ. Số hiệu chỉnh cho một hướng được tính theo công Chuyển thành sai số trung phương ta có: thức : Trong đó : b là độ nghiêng của trục quay ống kính (tính Nếu đặt điều kiện thì theo nửa khoảng chia trên ống thủy). (1-14) giá trị nửa khoảng chia trên ống thủy. Z là góc thiên đỉnh của hướng đo. 4:49 CH 45 4:49 CH 46 1.3. Bình sai trạm máy Để nâng cao độ chính xác đo góc bằng trong lưới trắc địa công trình, thường các góc được đo nhiều lần và yêu cầu đặt ra là tìm ra góc bằng có độ chính xác cao nhất từ các góc đo các vòng đơn lẻ. Trong trắc địa công trình đưa ra phương pháp bình sai trạm máy như sau: 4:49 CH 47 4:49 CH 48 12
  13. 9/21/2015 Bài tập: Bình sai trạm máy theo số liệu sau: 4:49 CH 49 4:49 CH 50 1.4.3 Đặc điểm của đo dài trong trắc địa công trình 1.4.4 Đặc điểm của đo cao trong trắc địa công trình Ở thành phố và khu công nghiệp, những vùng “tiểu Trong trắc địa công trình, việc đo cao được thực khí hậu” đã nói trên cũng ảnh hưởng đến độ chính xác đo hiện theo quy phạm đo cao hạng I, II, III, IV. Nhưng cần chiều dài. đặc biệt chú ý bảo đảm độ ổn định của máy và mia, giảm Để giảm ảnh hưởng của các yếu tố đó đối với đo ảnh hưởng xấu của điều kiện ngoại cảnh đến kết quả đo. dài bằng máy điện tử cần phải áp dụng một số biện pháp: Khi đo cao hạng II, III ở khu vực xây dựng, chân a, Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo dài vào ngày máy nên đặt trên nền bê tông, tránh nắng dọi trực tiếp vào râm mát đầu mùa xuân và mùa thu, lúc đó nhiệt độ trong chân máy. Nếu nền trơn, chân máy dễ bị trượt, cần có đế thành phố tương đối ổn định. chuyên dùng để đặt chân máy. b, Cạnh đáy của lưới tam giác nếu chọn trên các Để giảm ảnh hưởng của chiết quang đứng cần chọn thời gian đo thích hợp: đo vào ngày râm mát, có thể đo nóc nhà thì nên chọn các điểm của cạnh đáy ở nóc nhà thấp (1, 2 tầng). ban đêm. c, Chọn máy đo thích hợp để bảo đảm độ chính xác. 4:49 CH 51 4:49 CH 52 13
  14. 9/21/2015 Các phương pháp đo chủ yếu: a/ Đo cao hình học tia ngắm ngắn. - Đo cao hình học tia ngắm ngắn. Về độ chính xác: chênh cao giữa các điểm cách - Đo cao lượng giác tia ngắm ngắn. nhau 10 – 15 m được xác định với độ chính xác 0,03 – - Đo cao thủy tĩnh. 0,05 mm. Chênh cao giữa các điểm cách nhau trăm mét được xác định với độ chính xác 0,1 – 0,2 mm. Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số: - Chọn máy: sử dụng các loại máy có hình ảnh hai đầu bọt thủy tiếp xúc dạng parabol với độ chính xác cao nhất hoặc máy tự động cân bằng như Ni002, Ni007 - Xác định cẩn thận giá trị khoảng chia của bộ đo cực nhỏ. 4:49 CH 53 4:49 CH 54 b/ Đo cao lượng giác tia ngắm ngắn. - Lắp đế máy chuyên dùng cho phép thay đổi đều Đo cao lượng giác có thể được tiến hành theo các đặn chiều cao của máy. phương pháp: - Sử dụng vạch ngắm chuyên dùng cho phép nâng - Đo một chiều. cao độ chính xác đọc số. - Đo hai chiều (đo đi đo về). - Tránh ảnh hưởng của nhiệt độ để giữ ổn định giá - Đo từ giữa. trị góc i. Có thể đo góc đứng V hoặc góc thiên đỉnh Z. Công thức tính chênh cao tùy thuộc vào từng loại máy. Thời gian đo tốt nhất là khi hình ảnh rõ nét. Về mùa đông ảnh hưởng chiết quang lớn. Lý thuyết và thực tế chứng tỏ rằng nếu tổ chức đo hợp lý thì có thể đạt độ chính xác xấp xỉ độ chính xác theo quy định cho hạng III. 4:49 CH 55 4:49 CH 56 14
  15. 9/21/2015 c/ Đo cao thủy tĩnh Trích: “Quy Trong trường hợp không gian chật hẹp, không thể chuẩn kỹ sử dụng máy thủy bình và mia thì dùng phương pháp đo thuật quốc cao thủy tĩnh. Với máy móc được chế tạo tinh vi, độ chính gia về xây xác của phương pháp này tương đương độ chính xác của dựng lưới độ phương pháp đo cao hình học. cao”. Số: 11/2008/QĐ- BTNMT 4:49 CH 58 4:49 CH 57 1.4. Ứng dụng phần mềm bình sai Trích: “Quy chuẩn Ứng dụng phần mềm bình sai một số dạng lưới kỹ thuật quốc gia cơ bản trong trắc địa công trình: về xây dựng lưới - Lưới mặt bằng phụ thuộc. độ cao”. - Lưới mặt bằng tự do. - Lưới độ cao phụ thuộc. Số: 11/2008/QĐ- - Lưới độ cao tự do. BTNMT 4:49 CH 59 4:49 CH 60 15
  16. 9/21/2015 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THI CÔNG THƯỜNG DÙNG 2.1.1 Phương pháp bố trí trực tiếp 2.1.1. Bố trí độ cao a, Phương pháp bố trí bằng máy thủy chuấn Giả thiết điểm A trên mặt đất đã biết độ cao là HA, độ cao thiết kế của điểm B là HB, yêu cầu xác định trên thực địa một điểm có độ cao đúng bằng độ cao thiết kế. Thường dùng máy thủy chuẩn để bố trí độ cao. Gọi a là đọc số trên mia dựng ở A, số đọc cần thiết b trên mia dựng ở B được tính theo công thức: (2-1) 4:49 CH 61 4:49 CH 62 Hình 2-1 Bố trí độ cao bằng máy thủy chuẩn Khi độ cao HB cần bố trí cao hơn tia ngắm của máy, Hình 2-2 Bố trí theo cách dựng ngược mia có thể dựng ngược mia lên trên, như hình 2-2. Lúc đó 4:49 CH 63 4:49 CH 64 16
  17. 9/21/2015 Tính được: Khi chênh cao giữa điểm thủy chuẩn và điểm cần bố trí rất lớn (như khi chuyền độ cao xuống hố móng sâu hoặc lên tầng lầu cao) thì có thể dùng thước thép treo thay cho mia để bố trí độ cao thiết kế. Khi treo thước thép, đầu khắc vạch “không” của thước cho xuống dưới và treo dưới thước quả nặng có trọng lượng bằng lực kéo đã dùng khi kiểm định thước; trên mặt đất và trong hố móng đều đặt máy thủy chuẩn, như hình 2-3. Giả thiết máy đặt trên mặt Hình 2-3 Chuyền độ cao xuống Hình 2-4 Mốc có thể đất, đọc số trên mia dựng ở điểm A là a1, đọc số trên thước thép là b1; khi máy đặt trong hố móng, đọc số trên hố móng điều chỉnh độ cao thước thép là a2, thì số đọc cần thiết trên mia dựng ở B là Dùng cọc gỗ đóng dần dần xuống hoặc kẻ vạch trên b2. Từ cọc gỗ sao cho đọc số trên mia dựng ở điểm B đúng bằng b2, như vậy, đã có độ cao đúng bằng độ cao thiết kế. 4:49 CH 65 4:49 CH 66 b, Phương pháp bố trí bằng máy toàn đạc điện tử không Khi bố trí độ cao với yêu cầu độ chính xác tương đối đo chiều cao của máy cao và dấu mốc ở điểm bố trí độ cao có thể điều chỉnh độ cao của nó (như hình 2-4), thì có thể vặn ốc để nâng cao, hạ thấp mặt trên của mốc để có giá trị b2 chính xác, sau đó vặn chặt êcu để cố định. Hình 2-5 Phương pháp bố trí độ cao bằng toàn đạc điện tử không đo chiều cao của máy 4:49 CH 67 4:49 CH 68 17
  18. 9/21/2015 Như hình 2-5, để bố trí độ cao các điểm B, C, D , đặt máy toàn đạc tại O, ngắm gương dựng tại điểm đã biết Cần lưu ý khi khoảng cách giữa trạm máy và mục A (giả thiết chiều cao của gương là l), đo khoảng cách tiêu vượt quá 150m, chênh cao đo được cần phải xét đến ảnh hưởng của chiết quang không khí và độ cong trái đất, nghiêng OA là S1 và góc đứng v1, từ đó tính được độ cao của trục quay ống kính máy toàn đạc O là tức (2-4) ∆ℎ = . + (1 − ) Sau đó đo khoảng cách nghiêng S2 và góc đứng 2 v tới mia dựng ở B, để ý đến (2-4), tính được độ cao của 2 Trong đó: S là khoảng cách nghiêng; điểm B: v là góc đứng; (2-5) k là hệ số chiết quang đứng, k=0,14; So sánh HB tính được với giá trị thiết kế, điều khiển nâng cao hay hạ thấp gương ở điểm B để bố trí điểm B có R là bán kính cong trái đất, R = 6370km. độ cao đúng như thiết kế. Trong đó: ∆ℎ= . ; ∆ℎ= . 4:49 CH 69 4:49 CH 70 21.2. Bố trí góc Vẽ mặt cắt dọc Trên thực tế, bố trí góc là xuất phát từ một hướng đã biết, bố trí một hướng khác sao cho góc tạo thành bởi hướng đó và hướng đã biết đúng bằng góc đã thiết kế. Giả thiết trên thực địa có hai điểm đã biết A và B, góc cần phải bố trí là , yêu cầu thiết lập một điểm P trên thực địa sao cho góc = , như hình 2-6. Đặt máy kinh vĩ tại A, bàn độ đứng bên trái, ngắm điểm B, đọc số trên bàn độ ngang; mở khóa bộ phận ngắm quay sang phải sao cho đọc số trên bàn độ ngang tăng thêm một giá trị đúng bằng góc , khóa bộ phận ngắm, trên hướng ngắm đó đánh dấu điểm; 4:49 CH 71 4:49 CH 72 18
  19. 9/21/2015 đảo ống kính (bàn độ đứng bên phải), lặp lại các thao tác 2.1.3. Bố trí khoảng cách như trên và đánh dấu được một điểm khác (lân cận điểm), Khi dùng thước thép để bố trí, phải tiến hành cải lấy điểm P chính giữa điểm P’ và điểm P” thì góc chính chiều dài thước S1, cải chính nhiệt độ St, cải chính chính là góc  cần bố trí. độ nghiêng Sh đối với chiều dài thiết kế, sau đó mới xác định và đánh dấu chiều dài đã cải chính S’ trên thực địa. Quá trình cải chính này ngược với đo khoảng cách, tức S’ = D - S1 - St - Sh. Trong đó: S’ là khoảng cách theo Phương nghiêng D là khoảng cách ngang. ∆ = − = − = 1 − S hoặc h Hình 2-6 Bố trí góc V D 4:49 CH 73 4:49 CH 74 2.1.3. Bố trí khoảng cách (tiếp) Khi sử dụng máy toàn đạc điện tử để bố trí thì cần chú ý hiển thị giá trị đo khoảng cách theo dạng khoảng cách ngang. S V D 4:49 CH 76 4:49 CH 75 19
  20. 9/21/2015 2.1.4. Bố trí vị trí điểm Các phương pháp thường dùng để bố trí điểm gồm có phương pháp tọa độ cực, phương pháp tọa độ vuông góc, phương pháp giao hội, phương pháp tọa độ máy toàn đạc, phương pháp tọa độ trực tiếp (phương pháp GPS RTK). Dùng máy kinh vĩ, thước thép, máy toàn đạc, máy thu GPS để tiến hành bố trí. a, Phương pháp tọa độ cực Hình 2-7 Phương pháp tọa độ cực - Phương pháp bố trí Đặt máy tại A, bố trí góc , trên hướng đã bố trí đánh Hai yếu tố bố trí  và S được tính từ tọa độ các dấu điểm P’, xuất phát từ điểm A theo hướng AP’ bố trí điểm A, B, P: khoảng cách S, đó chính là vị trí điểm P cần bố trí. (2-6) 4:49 CH 77 4:49 CH 78 - Sai số bố trí Sai số trung phương bố trí vị trí điểm P: Nếu không kể đến ảnh hưởng của sai số định tâm máy, định tâm tiêu, sai số số liệu gốc và sai số đánh dấu điểm, thì sai số bố trí điểm theo phương pháp tọa độ cực được (2-7) tính như sau: Trong đó Chuyển thành sai số trung phương: 4:49 CH 79 4:49 CH 80 20
  21. 9/21/2015 b, Phương pháp tọa độ vuông góc Tính các gia số tọa độ x và y. Trên cạnh của lưới - Phương pháp bố trí ô vuông xây dựng bố trí đoạn x trên trục x (hoặc y trên Như hình 2-8, các điểm A, B đã biết tọa độ từ lưới ô trục y), được điểm C. Đặt máy kinh vĩ tại C, bố trí góc vuông xây dựng, P là điểm cần bố trí, đã biết tọa độ thiết vuông , trên hướng của góc vuông bố trí đoạn y (hoặc kế x) sẽ được điểm P cần bố trí. - Sai số bố trí Do sai số bố trí khoảng cách và góc nên có được điểm C’ và P’. Nếu bố trí theo tuần tự y, , x thì sai số bố trí sẽ là (2-8) Nếu bố trí theo tuần tự x, , y thì sai số bố trí sẽ là (2-9) Hình 2-8 Phương pháp tọa độ vuông góc 4:49 CH 81 4:49 CH 82 c, Phương pháp giao hội góc thuận Hoặc (2-11) - Phương pháp bố trí Như hình 2-9, các yếu tố bố trí là hai góc 1, 2, được tính từ tọa độ của các điểm đã biết A, B và tọa độ thiết kế của điểm cần bố trí P. Tại thực địa, đặt máy kinh vĩ tại A và B, phân biệt bố trí các góc 1, 2, giao điểm của của hai tia ngắm của máy kinh vĩ đặt tại A và B chính là vị trí mặt bằng của điểm P cần bố trí. - Sai số bố trí Sai số trung phương vị trí điểm giao hội được tính theo công thức: (2-10) Hình 2-9 Phương pháp giao hội góc thuận 4:49 CH 83 4:49 CH 84 21
  22. 9/21/2015 d, Phương pháp giao hội khoảng cách (cạnh) Như hình 2-10, điểm bố trí P là giao điểm của hai khoảng cách S1 và S2 xuất phát từ hai điểm A, B đã biết tọa độ. Điểm bố trí P là giao điểm của hai vòng tròn có tâm là A và B và bán kính S1, S2. Đầu tiên cần dựa vào tọa độ đã biết của A, B và tọa độ thiết kế của điểm P để tính các yếu tố bố trí S1 và S2. Sau đó, tại thực địa, lấy A và B làm tâm, dùng hai thước thép để đo và vạch hai cung tròn có bán kính S1, S2, giao điểm của hai cung tròn là điểm P cần bố trí. Khi dùng thước thép để bố trí thì khoảng cách Hình 2-10 Phương pháp giao hội khoảng cách (cạnh) không vượt quá chiều dài của thước thép. 4:49 CH 85 4:49 CH 86 - Sai số bố trí e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc Từ công thức tính sai số bố trí theo phương pháp - Phương pháp bố trí theo tọa độ cực giao hội góc thuận. Chú ý: Do đó sai số bố trí theo phương pháp giao hội khoảng cách: (2-12) 4:49 CH 87 4:49 CH 88 22
  23. 9/21/2015 e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc (tiếp) e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc (tiếp) - Phương pháp bố trí theo tọa độ vuông góc - Giao diện bố trí điểm trên máy toàn đạc Máy TĐĐT Leica Máy TĐĐT Pentax 4:49 CH 89 4:49 CH 90 Bố trí điểm máy Pentax 4:49 CH 91 92 23
  24. 9/21/2015 - Sai số bố trí Bố trí điểm theo phương pháp tọa độ máy toàn đạc, có thể nhập trước vào máy các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, áp suất tại thực địa, máy sẽ tự động tiến hành cải chính khí tượng. Cách tính sai số bố trí cũng như phương pháp tọa độ cực, trong đó sai số bố trí góc m và sai số bố trí khoảng cách mS tùy thuộc loại máy toàn đạc được sử dụng. Do đó, dùng toàn đạc để bố trí vị trí điểm vừa bảo đảm độ chính xác, vừa thao tác tiện lợi, không cần sự tính toán thủ công nào. 4:49 CH 93 4:49 CH 94 g, Phương pháp tọa độ trực tiếp (GPS RTK) Điều kiện cần thiết cho chuyển đổi tọa độ phục vụ Nội dung và lưu trình làm việc của GPS RTK là: bố trí công trình là: phải có từ 3 điểm trở lên vừa có tọa (1) Thu thập tài liệu khống chế của khu đo. Bao gồm tọa độ trong hệ WGS-84 vừa có tọa độ trong hệ công trình độ, cấp hạng, kinh tuyến trung ương của múi chiếu, hệ tọa (điểm song trùng). Dùng mô hình Bursa tính 7 tham số độ của các điểm khống chế. chuyển đổi: (2) Tính tham số chuyển đổi tọa độ. GPS RTK tiến hành định vị trong hệ tọa độ WGS-84, còn trắc địa và định vị công trình thường được tiến hành trong hệ tọa độ quốc gia hoặc hệ tọa độ độc lập của công trình. Do đó có vấn đề chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ. Trong đó: X0, Y0, Z0 là tham số tịnh tiến, GPS RTK là định vị động thời gian thực, cho tọa độ  ,  ,  là tham số xoay trục tọa độ, tức thì, vì vậy việc chuyển đổi tọa độ phải thực hiện ngay X Y Z tức khắc và càng quan trọng.  là tham số tỷ lệ của hai hệ tọa độ.` 4:49 CH 95 4:49 CH 96 24
  25. 9/21/2015 Để tính các tham số chuyển đổi chính xác, cần chú ý: (3) Thiết lập tham số công trình. Theo yêu cầu phần mềm - Các điểm song trùng tốt nhất được phân bố đều ở của GPS RTK, cần nhập vào các tham số: tham số xung quanh và giữa khu đo và khống chế có hiệu quả khu ellipsoid của hệ tọa độ sử dụng như bán kính lớn và độ đo. Trong trường hợp các điểm song trùng chỉ phân bố ở lệch tâm; kinh tuyến trung ương của múi chiếu; độ kinh, độ một phía của khu đo thì cần tính phạm vi khống chế vĩ gần đúng của góc tây nam và đông bắc của khu đo; hiệu quả và độ chính xác cần phải thỏa mãn. tham số chuyển đổi giữa các hệ tọa độ khu đo. Theo yêu - Để nâng cao độ chính xác, cần có nhiều hơn 3 cầu của bố trí, nhập vào tọa độ thiết kế của điểm cần bố trí điểm song trùng để tính các tham số chuyển đổi theo để tiện bố trí tức thời ở ngoại nghiệp. phương pháp bình phương nhỏ nhất. Để kiểm tra tính (4) Thực thi ngoại nghiệp. Đặt máy thu GPS trạm gốc tại chính xác của các tham số chuyển đổi, có thể chọn một số điểm khống chế, mở máy thu, nhập tham số thiết lập vào điểm không tham gia tính các tham số, thay vào công thức máy thu GPS, nhập tọa độ thi công sử dụng của điểm để tính kiểm tra, nếu thỏa mãn yêu cầu chứng tỏ các tham khống chế và độ cao anten. số chuyển đổi đáng tin cậy. 4:49 CH 97 4:49 CH 98 Máy thu GPS tại trạm gốc thông qua các tham số Ưu điểm của bố trí điểm theo phương pháp GPS chuyển đổi sẽ chuyển tọa độ thi công của điểm khống chế RTK: thành tọa độ WGS-84, đồng thời liên tục thu tín hiệu vệ Nếu dùng toàn đạc điện tử thì cần phải thông tinh có thể, thông qua điện đài phát đi tọa độ của điểm hướng, mất nhiều thời gian và công sức mà độ chính xác trạm gốc, trị đo, trạng thái vệ tinh quan sát, trạng thái công không đồng đều. tác của máy thu. Máy thu ở trạm lưu động đồng thời với GPS RTK có ưu thế là chuyền tọa độ 3 chiều với việc thu tín hiệu vệ tinh GPS, thu số liệu truyền tới từ trạm khoảng cách xa không cần điều kiện thông hướng, sẽ gốc, sau khi xử lý thu được tọa độ 3 chiều WGS-84 của không tích lũy sai số. trạm lưu động, lại thông qua các tham số chuyển đổi tọa độ giống như trạm gốc, chuyển tọa độ WGS-84 thành tọa Ứng dụng phương pháp tọa độ trực tiếp GPS RTK độ thi công và hiển thị tức thời trên máy của trạm lưu có thể hoàn thành nhiệm vụ bố trí một cách nhanh chóng, động. Máy thu so sánh vị trí tức thời với vị trí thiết kế để chỉ hiệu quả cao. đạo bố trí. 4:49 CH 99 4:49 CH 100 25
  26. 9/21/2015 b, Máy dọi quang học 2.1.5. Bố trí đường dây dọi Máy dọi quang học là máy chuyên dùng để bố trí a, Máy kinh vĩ + kính mắt vuông góc đường dây dọi, như hình 2-12 là máy dọi quang học PD3 Chỉ cần tháo kính mắt của máy kinh vĩ thường dùng do hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, có hai ống thủy vuông (máy toàn đạc hoặc kinh vĩ laser) và lắp vào đó kính mắt góc nhau dùng để cân bằng máy, máy có thể chiếu ngược vuông góc, như hình 2-11, tia ngắm có thể chỉ hướng thiên lên trên hoặc xuôi xuống dưới, do đó có hai kính mắt và đỉnh. Khi thao tác thực tế, thường đo ở bốn vị trí bàn độ hai kính vật, độ chính xác thẳng đứng là 1/40.000. Máy dọi ngang cách nhau 900, như vậy được 4 điểm đối xứng quang học còn có loại WILD NZL, WILD ZL do hãng Leica nhau, lấy trung điểm làm kết quả cuối cùng, tức có thể (Thụy sĩ) sản xuất, độ chính xác thẳng đướng là 1/30.000 nâng cao độ chính xác điểm chiếu. ~ 1/200.000. 4:49 CH 101 4:49 CH 102 c, Máy dọi laser Ngoài máy dọi quang học, hiện nay còn có máy dọi laser độ chính xác cao. Hình 2-13 là máy dọi laser LVI do hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, máy có thể phát ra tia laser lên trên và xuống dưới, người dùng có thể nhìn thấy điểm chiếu trên phương thẳng đứng. Độ chính xác thẳng đứng là 1/30.000. Hình 2-11 Máy kinh vĩ + Hình 2-12 Máy dọi quang học PD3 kính mắt vuông góc Hình 2-13 Máy dọi laser 4:49 CH 103 4:49 CH 104 26
  27. 9/21/2015 2.1.6. Chuyển một đường thẳng nghiêng ra thực địa Các điểm chính của đường thẳng nghiêng thường được bố trí ở thực địa bằng phương pháp đo cao hình học. Mật độ các điểm trên đường thẳng phải nằm trong phạm vi chiều dài tia ngắm từ 150m đến 200m. Việc chuyển các điểm trung gian của đường nghiêng được tiến hành bằng phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm nghiêng với số đọc trên mia ở điểm B bằng chiều cao máy đặt ở điểm A (Hình 2-14). Khi đó đường ngắm sẽ song song độ nghiêng thiết Hình 2-14 Chuyển 1 đường thẳng nghiêng ra thực địa kế, tiếp tục đóng các cọc C, D ở các điểm trung gian sao cho số đọc trên mia bằng chiều cao máy i. 4:49 CH 105 4:49 CH 106 2.1.7. Chuyển một mặt phẳng ra thực địa 2.2 Phương pháp bố trí hoàn nguyên Phương pháp đo cao ô vuông 2.2.1. Bố trí góc theo phương pháp hoàn nguyên Chia khu vực cần bố trí thành lưới ô vuông với kích Như hình 2-16, đặt máy kinh vĩ tại A, đầu tiên bố trí thước lưới theo yêu cầu. trực tiếp , đánh dấu điểm P’, sau đó đo chính xác góc và đo khoảng cách AP’=S, so sánh ’ với giá trị góc thiết Trục lưới ô vuông phải song song với đường dốc kế, tính hiệu số =-’, tính lượng hoàn nguyên: thiết kế. Sau đó dùng máy toàn đạc điện tử để xác định độ cao đỉnh cọc. (2-14) Sau đó, trên hướng vuông góc với AP’ tiến hành Nếu đỉnh cọc đóng sát mặt hoàn nguyên (chuyển dịch) PP’, được điểm P. đất tự nhiên, thì độ cao đó gọi là độ cao đen. Còn độ cao thiết kế gọi là độ cao đỏ. Viết trị số và dấu của hiệu độ cao nói trên lên trên cọc. 4:49 CH 107 4:49 CH 108 27
  28. 9/21/2015 2.2.2. Bố trí điểm theo phương pháp hoàn nguyên a, Phương pháp hoàn nguyên giao hội góc Như hình 4-17, A, B là các điểm đã biết tọa độ, P là điểm cần bố trí đã biết tọa độ thiết kế. Khi bố trí, cần tính các yếu tố a, b và tính thêm các lượng bổ trợ cần thiết cho hoàn nguyên Sa, Sb. Đầu tiên, bố trí trực tiếp để được điểm P’, sau đó, đo các góc và tính hiệu số góc , . Khi  tương đối nhỏ thì có thể dùng phương pháp đồ giải để tìm vị trí điểm P từ điểm P’. Trên giấy trắng chích điểm P’, vẽ hai đường thẳng Hình 2-16 Bố trí góc theo phương pháp hoàn nguyên có góc kẹp , dùng mũi tên chỉ rõ hướng P’A, P’B, tính lượng chuyển dịch a, b theo công thức: 4:49 CH 109 4:49 CH 110 Sau đó, vẽ các đường song song với P’A, P’B với khoảng cách là a, b về bên trái hoặc bên phải tùy thuộc dấu của a, b, giao điểm của chúng là vị trí điểm P. Đặt trùng điểm P’ trên giấy với điểm P’ đã được bố trí trực tiếp trên thực địa, hướng P’A trên giấy trùng với hướng trên thực địa, dùng hướng P’B để kiểm tra, lúc đó vị trí điểm P trên giấy là vị trí điểm P trên thực địa. Hình 2-17 Phương pháp hoàn nguyên giao hội góc 4:49 CH 111 4:49 CH 112 28
  29. 9/21/2015 b, Phương pháp hoàn nguyên giao hội khoảng cách Đầu tiên, bố trí trực tiếp điểm P’, sau đó, đo chính xác khoảng cách từ P’ đến A, B được . Dùng hiệu khoảng cách để tiến hành hoàn nguyên thì được vị trí điểm P. Trong đó Sa, Sb được tính từ tọa độ các điểm A, B, P; quy định Sa, Sb hướng ra ngoài là dương, hướng vào trong là âm. Khi tương đối nhỏ, có thể vẽ hoàn nguyên trên giấy. Hình 2-18 Phương pháp hoàn nguyên giao hội khoảng cách 4:49 CH 113 4:49 CH 114 2.2.3. Bố trí điểm trên đường thẳng theo phương pháp hoàn nguyên a, Phương pháp hoàn nguyên đo góc nhỏ Đầu tiên, dùng phương pháp trực tiếp để bố trí điểm Hình 2-19 Phương pháp hoàn nguyên đo góc nhỏ b, Phương pháp hoàn nguyên đo góc lớn P’ và đo khoảng cách AP’=S1. Sau đó đặt máy kinh vĩ tại Không đặt máy kinh vĩ tại A để đo góc nhỏ, mà đặt điểm A, đo góc , tính lượng hoàn nguyên máy tại P’ để đo góc lớn . Giả thiết =1800 - , khi đó tính lượng hoàn nguyên: tiến hành hoàn nguyên trên thực địa, được điểm P. Giả thiết sai số đo góc của máy kinh vĩ là m, từ đó sinh ra sai số của điểm P (lệch khỏi đường thẳng AB) là mP thì Do sai số đo góc m sinh ra sai số của lượng hoàn nguyên là (2-15) (2-16) 4:49 CH 115 4:49 CH 116 29
  30. 9/21/2015 So sánh (2-15) và (2-16) và để ý đến sai số đo góc như nhau m=m, thì Có thể thấy, bố trí điểm trên đường thẳng theo phương pháp hoàn nguyên đo góc lớn có độ chính xác cao hơn. 4:49 CH 117 4:49 CH 118 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ DẠNG BỐ TRÍ CƠ BẢN Muốn vậy sau khi thiết kế các hạng mục công trình 3.1 Bố trí lưới ô vuông xây dựng trên bình đồ, người ta thiết kế một mạng lưới ô vuông với Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp ra sự phân bố các điểm một cách hợp lý và từ đó chuyển thực địa, thông thường người ta xây dựng cơ sở khống chúng ra thực địa. chế tọa độ và độ cao ở dạng đặc biệt bao gồm một hệ Ngoài mục đích bố trí công trình, lưới ô vuông xây thống dày đặc các điểm mốc trắc địa phân bố một cách dựng còn dùng để đo vẽ bình đồ hoàn công tỷ lệ lớn 1:500 tương đối đồng đều trên toàn bộ khu vực. Các điểm này – 1:200. tạo thành một mạng lưới các hình vuông hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100 - 400m. Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt như vậy là vì các khu công nghiệp, các thành phố đều có các hạng mục công trình được bố trí thành các lô, các mảng có trục song song hoặc vuông góc với nhau. Mạng lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của những chuỗi xây dựng này. 4:49 CH 119 4:49 CH 120 30
  31. 9/21/2015 3.1.1 Theo phương pháp bố trí trực tiếp Trong phương pháp này người ta chuyển ngay ra thực địa với độ chính xác xác định trước toàn bộ các điểm của mạng lưới bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế (góc và cạnh). Đầu tiên bố trí trên thực địa hai hướng khởi đầu vuông góc với nhau nằm ở giữa khu vực xây dựng (Hình 3-1). Do có sai số bố trí nên hai hướng này không thật sự vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch của nó so với góc vuông và điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng các số hiệu chỉnh SB, SC để cho AB và AC thật vuông góc với nhau. Hình 3-1 4:49 CH 121 4:49 CH 122 Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức: Người ta kết thúc việc bố trí trên hai hướng này tại (3-1) các điểm cuối cùng F, R, D, E. Tại những điểm này dựng các góc vuông và tiếp tục bố trí các điểm theo chu vi của lưới. Như vậy ta đã nhận được trên thựa địa 4 tứ giác của 0 Ở đây:  = 90 -  lưới ô vuông xây dựng với các cạnh đã được bố trí. Sau Các khoảng cách AB1 và AC1 được lấy trên tổng đó người ta thay thế các mốc gỗ tạm thời bằng các mốc bê bình đồ. Cố định các điểm B, C trên thực địa và dọc theo tông chắc chắn. Tiếp theo trên các hướng giữa các điểm các hướng AB và AC ta đặt các đoạn thẳng bằng chiều dài tương ứng của 4 vòng cơ bản, ta tiến hành bố trí các điểm cạnh của lưới. Việc định tuyến được tiến hành bằng máy bên trong của lưới. Để tính toán tọa độ cuối cùng các điểm kinh vĩ, còn khoảng cách được đo bằng thước thép căng của lưới xây dựng người ta tiến hành đặt các đường bằng lực kế. Kết quả đo có tính đến các số hiệu chỉnh do chuyền cấp 1 theo chu vi lưới, còn theo các điểm chêm độ dốc địa hình, do nhiệt độ và do kiểm nghiệm thước. dày đặt đường chuyền cấp 2. Để xác định tọa độ các điểm Hiện nay việc đặt khoảng cách có thể tiến hành bằng các này có thể sử dụng cả các phương pháp khác nữa. máy toàn đạc điện tử cho phép tính toán một cách nhanh chóng khoảng cách ngang có tính đến tất cả các số hiệu chỉnh. 4:49 CH 123 4:49 CH 124 31
  32. 9/21/2015 Nếu khu vực xây dựng có diện tích không lớn và Ưu và nhược điểm của phương pháp: việc bố trí các đỉnh của lưới được tiến hành với độ chính a, Ưu điểm: Toàn bộ các điểm sau khi bố trí sơ bộ xác cao thì tọa độ các điểm nhận được sau bình sai sẽ sẽ được thay ngay bằng các mốc bê tông chắc chắn nên không khác mấy so với tọa độ thiết kế. Tuy nhiên khi thành trong quá trình đo đạc, tính toán bình sai, chúng được bảo lập những mạng lưới lớn khó mà tiến hành công tác bố trí vệ một cách tin cậy. với độ chính xác cao và việc tính tất cả các số hiệu chỉnh b, Nhược điểm: Do sự tích lũy sai số nên tọa độ vào chiều dài cạnh là rất phức tạp. Do vậy tọa độ thực tế thực tế của các điểm ở xa điểm gốc sẽ khác nhiều so với của các điểm có thể khác tương đối nhiều so với tọa độ tọa độ thiết kế. Do vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng thiết kế. ở những khu vực nhỏ đòi hỏi độ chính xác không cao, tức Khi sai khác về tọa độ là nhỏ thì có thể đưa tâm là khi sự sai khác về tọa độ nằm trong phạm vi từ 35 cm mốc về đúng vị trí thiết kế người ta hàn lên đầu mốc 1 bản có thể bỏ qua được. Trường hợp yêu cầu độ chính xác cao thép (10x10) cm hoặc (20x20) cm. Theo các tọa độ thực tế hơn thì phải sử dụng tọa độ thực tế các điểm của lưới. và tọa độ thiết kế ta tính ra các yếu tố quy hoàn để hiệu Trong phương pháp này trước khi nhận được tọa chỉnh tâm mốc. độ chính xác các điểm của lưới, không thể lập các bản vẽ bố trí công trình được. 4:49 CH 125 4:49 CH 126 a,Thực chất của phương pháp hoàn nguyên 3.1.2 Theo phương pháp bố trí hoàn nguyên Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa Để phục vụ cho việc xây dựng các khu vực công người ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô của nghiệp lớn thì mạng lưới ô vuông cần phải thỏa mãn các lưới đúng như thiết kế. Việc đo đạc được tiến hành bằng yêu cầu sau: máy kinh vĩ và thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử với - Có độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn độ chính xác lập lưới vào khoảng 1:1000 – 1:2000. Tất cả và bố trí công trình; các điểm đỉnh ô vuông được đóng cọc tạm thời và lưới này - Có tọa độ thực tế của các điểm đúng bằng tọa độ được gọi là “lưới gần đúng”. thiết kế của chúng. Sau đó người ta lập các bậc lưới khống chế trắc địa Thành lập lưới ô vuông xây dựng theo phương trên toàn bộ mạng lưới vừa thành lập để xác định tọa độ pháp hoàn nguyên sẽ đáp ứng được những yêu cầu này. thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các tọa độ này với tọa độ thiết kế tương ứng sẽ tìm được các đại lượng hoàn nguyên về góc và chiều dài. Từ đó xê dịch các điểm để có vị trí đúng của chúng (công việc này gọi là hoàn nguyên điểm). Sau đó thay thế các điểm tạm thời vừa được hoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn. 4:49 CH 127 4:49 CH 128 32
  33. 9/21/2015 Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố b, Ưu và nhược điểm của phương pháp trí người ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ chính xác Ưu điểm: phương pháp này cho phép rút ngắn của việc hoàn nguyên và sau đó công nhận tọa độ các được thời gian và giá thành thi công mạng lưới. Việc hoàn điểm đúng bằng tọa độ thiết kế. nguyên các điểm có thể không phải làm ngay hết toàn bộ Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn mạng lưới, do vậy đối với khu vực nào cần ưu tiên xây hơn 2-3 m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến dựng trước thì tiến hành hoàn nguyên trước, còn các phần 3mm, nên độ chính xác của việc lập lưới xây dựng theo khác của mạng lưới sẽ tiếp tục hoàn thiện sau. phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xác Nhược điểm: Trong suốt quá trình đo đạc, tính toán định tọa độ các điểm tạm thời, tức là phụ thuộc vào độ bình sai thì các điểm của lưới được giữ lại trên thực địa chính xác lập các lưới tam giác và đa giác. bằng các cọc gỗ tạm thời nên có khả năng dễ bị hư hại, mất mát. 4:49 CH 129 4:49 CH 130 c, Cách đánh số và ký hiệu điểm Cách 2: Các điểm của mạng lưới xây dựng được đánh số Theo các khoảng cách 100m trên trục x thì ký hiệu bắt đầu từ điểm gốc theo 1 trong 2 cách sau đây: chữ A, còn trên trục y ký hiệu chữ B. Cách 1: Hình 3-2: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 1 Hình 3-3: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 2 4:49 CH 131 4:49 CH 132 33
  34. 9/21/2015 d, Công tác hoàn nguyên điểm Thí dụ: Điểm N10 có các tọa độ: Việc bố trí mạng lưới gần đúng ban đầu có độ chính Tọa độ thực tế tính được Tọa độ thiết kế xác không cao (sai số tương đối 1:1000 – 1:2000) cho nên x' = 400,372 m x = 400,000 m tọa độ thực tế các điểm của mạng lưới sẽ khác nhiều so y’ = 0,673 m y = 0,000 m với tọa độ thiết kế. Trên những khu vực rộng lớn, sự sai khác đó có thể tới 2-3 m hoặc lớn hơn. Ta tính được các yếu tố hoàn nguyên: Để tìm vị trí thiết kế của các điểm trên thực địa, dựa vào tọa độ thực tế tính được và tọa độ thiết kế của chúng, bằng cách giải bài toán nghịch ta xác định được các yếu tố hoàn nguyên về góc và chiều dài. Sau đó từ các mốc tạm Do vậy: thời ta đặt các yếu tố hoàn nguyên để tìm vị trí đúng của S = 0,764 m. các điểm. 4:49 CH 133 4:49 CH 134 Sau khi tính được các yếu tố hoàn nguyên cho tất cả các điểm ta lập sơ đồ hoàn nguyên đối với từng điểm. Dưới đây là ví dụ về sơ đồ hoàn nguyên điểm N10 (Hình 3-4). Trên sơ đồ này tại mỗi điểm tạm thời của lưới người ta ghi rõ các yếu tố hoàn nguyên. Để tìm hướng hoàn nguyên (N10’ – N10) người ta còn ghi chú thêm góc định hướng 1 của hướng từ điểm N10’ đến một trong các điểm lân cận, giá trị này lấy từ bảng tính đường chuyền (chẳng 0 hạn góc 1=89 59’ 20”). Góc kẹp  chính là hiệu của hai góc định hướng: 0  = 2 - 1 = 151 05’ 10”. Hình 3-4 4:49 CH 135 4:49 CH 136 34
  35. 9/21/2015 Thao tác cụ thể của việc hoàn nguyên điểm trên Để kiểm tra hướng hoàn nguyên ta có thể đo lại trị thực địa như sau: số góc  theo cách sau: đưa ống kính ngắm về điểm N11’ Đặt máy kinh vĩ tại điểm mốc tạm thời cần hoàn và đặt số đọc trên bàn độ ngang là 0000’00”. Sau đó quay nguyên N10’ rồi ngắm về tiêu ngắm ở N11’. Đưa số đọc máy bắt tiêu thứ hai là que sắt đang căng dây thép, rồi đọc trên bàn độ ngang về giá trị 890 59’ 20”. số góc kẹp. Nếu góc đó sai lệch so với trị số tính toán 0 không quá 30” – 60” thì dọc theo hướng dây thép đang Quay máy đặt giá trị 2 = 241 04’ 30”, rồi dọc theo hướng ngắm đặt đoạn thẳng hoàn nguyên. căng ta đặt đoạn thẳng hoàn nguyên S = 0,764 m bằng thước thép và đánh dấu điểm tìm được bằng một cọc nhỏ Vì yếu tố hoàn nguyên về chiều dài thường không tạm thời. vượt quá một vài mét, cho nên để đặt nó một cách chính xác, người ta dùng một sợi dây thép dài 10-15 m căng Sai số trung phương vị trí điểm sau hoàn nguyên so bằng 2 que sắt, 1 que dựng tại tâm mốc, còn que kia nằm với điểm tạm thời có thể tính theo công thức: trong mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ. 4:49 CH 137 4:49 CH 138 Khi hoàn nguyên điểm, khoảng cách hoàn nguyên (3-2) cần được đặt theo hướng nằm ngang. Vì vậy ở những chỗ dốc cần tính số hiệu chỉnh do độ nghiêng vào chiều dài ngang theo công thức: Trong đó: (3-3) mP – Sai số trung phương xác định vị trí điểm hoàn nguyên; Trong đó: mS – Sai số đặt đoạn hoàn nguyên s; h – Chênh cao giữa 2 đầu đoạn hoàn nguyên. m - Sai số trung phương đặt góc . Kinh nghiệm cho thấy hầu hết những sai số lớn Nếu lấy các giá trị: trong việc lập lưới xây dựng đều là do khi hoàn nguyên ta không tính đến số hiệu chỉnh này. mS = 2 mm; s = 5 m; m = 1’ thì ta tính được: mP = 2,4 mm. Các điểm của mạng lưới xây dựng sau khi hoàn nguyên xong được cố định bằng các mốc bê tông. Vì các mốc này là các mốc độ cao nên cần phải được chôn sâu từ 1,2 – 1,5 m (có trường hợp chiều sâu mốc có thể tới 2 – 2,5 m). 4:49 CH 139 4:49 CH 140 35
  36. 9/21/2015 Khi các điểm rơi vào vùng đào đắp thì có thể chôn e, Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng bằng các mốc gỗ dài 1 – 1,5 m. Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng nhằm mục đích Để đặt cho tâm mốc bê tông trùng với tâm điểm kiểm tra xem việc hoàn nguyên các điểm có chính xác hay hoàn nguyên thì trước khi đào hố chôn mốc, theo hai không, đồng thời đánh giá khả năng sử dụng của mạng lưới. hướng vuông góc với nhau tại vùng tâm mốc người ta Việc kiểm tra bao gồm cả kiểm tra về góc và kiểm đóng 4 cọc cách tâm mốc khoảng 2 – 2,5 m, để khi căng tra về chiều dài cạnh. chỉ qua từng cặp điểm cọc thì giao của chúng sẽ là tâm + Kiểm tra về góc: mốc. Việc đo kiểm tra về góc được tổ chức như thế nào Sau khi chôn mốc bê tông xong, nếu mốc tạm thời đó để có thể bao gồm tất cả các cạnh của mạng lưới. Khi vẫn còn lưu lại thì để kiểm tra người ta đo lại khoảng cách đó máy sẽ được đặt tại các điểm của lưới theo trật tự xen giữa hai tâm mốc này. kẽ như sơ đồ (hình 3-5). Xung quang mốc bê tông phải đào rãnh thoát nước Việc đo kiểm tra về góc được thực hiện bằng máy và rào lại để bảo vệ. kinh vĩ quang học với 1-2 vòng đo. Chênh lệch của các góc trong mạng lưới so với góc vuông không được vượt quá 10-15”. 4:49 CH 141 4:49 CH 142 + Đo kiểm tra về cạnh: Các hạn sai đo kiểm tra về góc và cạnh được ước Việc kiểm tra chiều dài cạnh được tiến hành trên tính như sau: một số cạnh của mạng lưới ở những chỗ yếu nhất của nó Sai số vị trí tương hỗ giữa hai điểm của lưới khi (ví dụ cạnh nối hai điểm giữa của hai đường chuyền cấp 2 chiều dài cạnh S = 200 m là 2 cm được tính theo công kề nhau). Số lượng cạnh kiểm tra thường là 10% tổng số thức đã biết: cạnh. Sai lệch về chiều dài không vượt quá 10 – 15 mm đối với cạnh lưới 200 m. Nếu coi ảnh hưởng của sai số đo góc và đo cạnh là như nhau thì: Hình 3-5 4:49 CH 143 4:49 CH 144 36
  37. 9/21/2015 3.2 Bố trí đường cong - Chiều dài đường cong tròn K: 3.2.1 Bố trí đường cong tròn (3-5) 3.2.1.1 Bố trí các điểm cơ bản của đường cong - Chiều dài đoạn phân cự B: Tại các đỉnh góc chuyển của tuyến đường, ngoài ta sử dụng các đường cong để nối các đoạn thẳng của tuyến (3-6) đường với nhau. - Độ rút ngắn của đường cong D: Các yếu tố chính của đường cong tròn bao gồm: - Góc ngoặt : đo ngoài thực địa. (3-7) - Bán kính cong R chọn tùy thuộc vào điều kiện thực - Chiều dài dây cung DC=b địa và cấp đường. - Chiều dài tiếp cự T: (3-8) (3-4) 4:49 CH 145 4:49 CH 146 Cách bố trí: 3.2.1.2 Bố trí chi tiết đường cong tròn Các điểm đầu, cuối và giữa của đường cong gọi là a/ Phương pháp tọa độ vuông góc những điểm cơ bản của đường cong. Để bố trí các điểm Trong phương pháp này, tọa độ các điểm chi tiết này, trên các hướng tiếp cự kể từ đỉnh góc ngoặt người ta trên đường cong được xác định trong hệ tọa độ vuông đặt bằng thước thép các đoạn bằng T. Trên hướng phân góc, nhận điểm đầu hay cuối đường cong làm gốc tọa độ giác của góc ở tâm đặt đoạn bằng B để xác định điểm và hướng tiếp cự của đường cong làm trục hoành. giữa. Trong hệ này, tọa độ các điểm chi tiết được xác định như sau: Trong đó: R – bán kính cong đã chọn của đường cong tròn. i – số thứ tự của điểm chi tiết. - góc ở tâm giữa các điểm chi tiết. 4:49 CH 147 4:49 CH 148 37
  38. 9/21/2015 (3-10) Với K là khoảng cách trên đường cong tròn giữa các điểm chi tiết. Ngoài thực địa, kể từ điểm đầu hoặc điểm cuối đường cong, trên hướng tiếp cự người ta đặt trực tiếp bằng thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử liên tiếp các khoảng cách xi. Tại các điểm mới tìm được này, người ta dựng các hướng vuông góc với tiếp tuyến (bằng eke, máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện tử) và trên đó đặt các khoảng cách bằng các hoành độ yi, xác định vị trí các điểm chi tiết trên đường cong tròn. Hình 3-7 4:49 CH 149 4:49 CH 150 b/ Phương pháp tọa độ cực Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết. Cách 1: khoảng cách cực là chiều dài S giữa hai điểm chi tiết trên dây cung. Từ hình vẽ 3-8a, chúng ta thấy rằng: Do vậy: Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, đặt trực tiếp bằng thước thép khoảng cách cực S, xác định điểm 1. Tiếp tục mở ra góc /2 nữa, rồi từ điểm 1 đo một đoạn S sao cho đoạn S cắt hướng ngắm trên máy kinh vĩ, ta được điểm 2 Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa đường cong tròn. Hình 3-8a: Phương pháp tọa độ cực 4:49 CH 152 4:49 CH 151 38
  39. 9/21/2015 b/ Phương pháp tọa độ cực (tiếp) Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết. Cách 2: khoảng cách cực là chiều dài Si giữa điểm đầu (hoặc cuối) đến điểm chi tiết i. Từ hình vẽ 3-8b, chúng ta thấy rằng: = 2. ∗ ; = Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, bố trí khoảng cách cực S1, xác định điểm 1. Tiếp tục mở ra góc /2 nữa, rồi bố trí khoảng cách S2, ta được điểm 2 Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa đường cong tròn. Hình 3-8b: Phương pháp tọa độ cực 4:49 CH 154 4:49 CH 153 c/ Phương pháp dây cung kéo dài c/ Phương pháp dây cung kéo dài (tiếp theo) Theo phương pháp này, điểm 1 được bố trí theo Bố trí điểm 3: Tiếp tục trên hướng 1-2 kéo dài kể từ phương pháp tọa độ vuông góc. điểm 2, đặt khoảng cách S xác định điểm 3’. Từ 3’ và 2 Bố trí điểm 2: Trên hướng dây cung D-1 kéo dài, giao hội cạnh với các khoảng cách d và S, xác định điểm đặt đoạn S tìm được điểm 2’. Từ điểm 1 và 2’ giao hội 3 Việc bố trí tiếp tục cho đến điểm giữa đường cong tròn. cạnh với các khoảng cách S và d, xác định vị trí điểm 2 trên đường tròn. Để xác định khoảng cách d, ta thấy: 2’12 = 2’12  102. Hình 3-9: Phương pháp Vì vậy: dây cung kéo dài (3-11) 4:49 CH 155 4:49 CH 156 39