Đồ án Khảo sát khả năng đo offset (bù) của máy toàn đạc điện tử NTS662

Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A1 Mục lục Chương I: Các phương pháp đo dài trong trắc địa I.1. Phương pháp đo dài trực tiếp I.2. Phương pháp đo dài gián tiếp Chương II: Giới thiệu máy toàn đạc điện tử NTS662 II.1. Sơ lược lịch sử các máy đo điện tử II.2. Cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy toàn đạc điện tử II.3. Giới thiệu chung về máy toàn đạc điện tử NTS662 Chương III: Thực nghiệm III.1. Mục đích và nội dung thực nghiệm III.2. Đo offset cạnh III.3 Đ o offset góc III.4. Đo offset trụ Kết luận và kiến nghị Phụ lục 1 Phụ lục 2 Tài liệu tham khảo Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A2 Mở đầu Đối với ngành Trắc địa hiện nay đã có rất nhiều loại máy đo phục vụ cho công tác ngoại nghiệp: máy đo góc, máy đo cạnh, máy toàn đạc điện tử đo góc cạnh và máy định vị GPS. Nhưng máy toàn đạc điện tử được sử dụng rộng rãi nhất. ở nước ta máy toàn đạc điện tử nói chung và máy NTS662 nói riêng cũng mới được sử dụng phổ biến từ vài năm trở lại đây. Có nhiều đề tài khảo sát về khả năng đo cạnh, đo góc của nó nhưng việc khảo sát về khả năng đo chiều dài gián tiếp của loại máy này thì chưa được quan tâm một cách đầy đủ về nó. Chính vì lý do này nên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: "Khảo sát khả năng đo offset (bù) của máy toàn đạc điện tử NTS662". Nội dung đề tài gồm 3 chương: Chương I: Các phương pháp đo dài trong trắc địa Chương II: Giới thiệu máy toàn đạc điện tử NTS662 Chương III: Thực nghiệm Mục đích của đề tài này: mở rộng thêm các dạng đo thực nghiệm bằng máy toàn đạc điện tử NTS662 để đánh giá một cách toàn diện hơn về khả năng xác định chênh cao của nó. Với tinh thần làm việc nghiêm túc và sự giúp đỡ của thầy giáo Vũ Trung Rụy cùng các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa đến nay tôi đã hoàn thành được đồ án. Song do thời gian có hạn các tài liệu chưa đầy đủ, các thực nghiệm còn ít, chưa mang tính chất toàn diện nên bản đồ án còn chưa đề cập hết được các điều kiện biến đổi của ảnh hưởng chiết quang trong các điều kiện đo khác nhau, và các ảnh hưởng khác đến độ chính xác đo cao lượng giác. Rất mong được sự chỉ giáo và góp ý của các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A3 Chương I các phương pháp đo dài trong trắc địa I.1. Phương pháp đo dài trực tiếp I. Khái niệm về phương pháp đo khoảng cách trực tiếp - Đo khoảng cách trực tiếp là so sánh chiều dài của đối tượng nào đó với một dụng cụ đo đã biết trước chiều dài. Dụng cụ đã biết trước chiều dài đó người ta gọi là thước đo dài. Thước đo dài có thể làm bằng gỗ, tre, hoặc bằng kim loại… Tùy theo độ chính xác của chiều dài cần xác định mà người ta có thể chọn thước khác nhau. Ví dụ muốn xác định chiều dài của đối tượng nào đó với độ chính xác thấp thì người ta có thể dùng thước tre hoặc gỗ trực tiếp xác định chiều dài của đối tượng cần đo. Muốn xác định chiều dài của đối tượng nào đó với độ chính xác cao thì người ta phải dùng thước thép hoặc dây Inva. Nếu gọi D là khoảng cách cần đo giữa hai điểm AB, 1 là chiều dài của thước và n là số lần đặt thước, theo hình vẽ 1 dưới đây ta có: D = n1 + r (trong đó r là phần lẻ của thước) (I-1.1) Hình I-1.1 II. Các dụng cụ sử dụng trong đo chiều dài trực tiếp II.1. Thước thép thường - Cấu tạo của thước thép thường Là loại thước có chiều dài 20m, 30m, 40m, 50m với khoảng chia nhỏ nhất là 1cm. Dùng để đo chiều dài với độ chính xác thấp nên thường ko có phương trình riêng. Vạch "O" có thể được đánh dấu trên thước hoặc tính từ mép đầu của vòng tay kéo của nó. 1 1 r 1 2 3 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A4 II.2. Thước thép chính xác a. Cấu tạo của thép chính xác Là loại thước được làm bằng hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt thấp, dài từ 20 đến 50m, với khoảng chia nhỏ nhất là 1mm. Ngoài thước ra còn có một thang đọc số phụ dài 20cm, được chia chính xác tới milimét có thể gắn vào bất cứ decimét nào trên thước. Vì thế thước cho phép đọc số chính xác tới 0.1mm. Do đó thước phải có phương trình riêng. Hình I-1.2 b. Phương trình của thước thép chính xác Chiều dài thực tế của thước được tính theo phương trình riêng của nó là: lt = l0 + lk + lt0 (t - t0) (I-1.2) Trong đó: - l0 là chiều dài danh nghĩa -  là hệ số giãn nở nhiệt của thước - t0 nhiệt độ khi kiểm nghiệm thước - t là nhiệt độ môi trường khi đo - lk = (lt0 - L0): là số chênh chiều dài thước ở nhiệt độ lúc kiểm nghiệm với chiều dài chuẩn L0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A5 Nếu ký hiệu (t - t0) = lt và ký hiệu số hiệu chỉnh chung của thước là l0 thì số cải chính chung của thước là: l0 = (lk + lt), lúc đó mỗi mét thước sẽ có số cải chính trung bình là: t 0 l l Như vậy, nếu gọi Dđ là số khoảng cách đo được bằng thước thép có chiều dài danh nghĩa l0 thì chiều dài của khoảng cách cần xác định sẽ là: D = Dđ t 0 l l Dđ (I-1.3) Trong đó (+) ứng với trường hợp lt > l0 II.3. Thước thép có độ chính xác cao a. Thước dây Inva * Giới thiệu về thước dây Inva: - Cấu tạo của thước dây Inva: + Thước dây Inva được chế tạo bằng hợp kim gồm 31% Niken, 63% Thép, 5% Côban và 1% các thành phần khác như Megie… + Thước dây Inva có hai loại chính: Một loại 24m và một loại 48m, ngoài ra còn có loại 72m, 96m để đo trong trường hợp vượt sông và thước 4m, 8m để đo các đoạn lẻ. Một bộ thước gồm 4 thước 24m và một cuộn 4m hoặc 8m, đường kính thước dây là 1,65mm, trọng lượng 1m là 17,3gam. ở hai đầu của thước có gắn 2 thước 3 cạnh, thiết diện  dài 8cm khắc đến mm, ở một đầu còn lại của thước 3 cạnh có móc mắc vào ròng rọc để chao tạ (hình I-1.3) b. Kiểm nghiệm thước dây Inva - Kiểm nghiệm thước dây Inva được tiến hành trong phòng thí nghiệm nhằm mục đích: + Xác định chiều dài của thước tại nhiệt độ t0 tiêu chuẩn Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A6 + Xác định phương trình của thước dây Inva tại nhiệt độ t - Kiểm nghiệm thước dây Inva bằng phương pháp giao thoa ánh sáng: Sơ đồ bố trí như hình vẽ I-1.4: - Nguyên lý của phương pháp: ánh sáng từ nguồn sáng qua hai thấu kính L1 và L2 sẽ thành chùm tia hẹp song song đổ tới gương B. Khi tới gương B thì có một phần tia sáng lọt qua gương B đi tới gương C và phản xạ ở C quay lại B rồi về kính quan sát F. Một phần tia sáng sẽ phản xạ tại B rồi phản xạ ở A cứ như vậy sẽ phản xạ (2n - 1) lần qua A và B. ở đây nếu chúng ta điều chỉnh gương C như thế nào đó để sao cho d/d0 = n. Khi đó hiện tượng giao thoa sẽ xảy ra (độ chính xác phải đạt cỡ 1  2. Thế nhưng để đạt được độ chính xác đến như vậy thì rất khó, vì vậy người ta bố trí thêm các bộ phận "bồi thường quang học" K1 và K2. Nhờ đó mà hiện tượng giao thoa vẫn xảy ra. Rõ ràng bằng việc điều chỉnh như vậy thì chiều dài Ac sẽ không bằng đúng nd0 nữa mà sẽ thay đổi một đại lượng /2. /2 này là đoạn biến đổi sẽ nhận được nhờ đọc trên các bộ phận K1 và K2 (tương tự như bộ đo cực nhỏ trong máy kinh vĩ quang học). Cuối cùng sẽ được: d = nd0 + /2 (I-1.4) Độ chính xác của phương pháp: Độ chính xác của việc xác định d sẽ phụ thuộc vào độ chính xác xác định d0 và . ở đây để xác định d0 chính xác người ta sử dụng thước tiêu chuẩn thạch anh dài 1m để trên hai điểm Bécsen để đo. Còn để xác định sai số quang lộ  người ta sử dụng hai bộ phận bồi thường quang học K2 và K1 có thể thay đổi và có thể đọc số được: Biết được chính xác d rồi, chúng ta sẽ sử dụng nó để so sánh với thước Inva như phương pháp thông thường. Phương pháp giao thoa có thể đạt độ chính xác  0.9, tương đương với sai số tương đối 0.4.10-7m. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A7 Hình I-1.4 Phương trình của thước dây Inva - Như ta đã biết chiều dài của thước luôn thay đổi theo nhiệt độ môi trường nên chiều dài của thước là hàm của nhiệt độ, do đó ta có thế viết: lt = l[t0 + (t - t0)] (I-1.5) Khai triển chuỗi TayLor ta được: lt = lt0 + dt dl (t - t0) + td ld 2 1 2 2 (t - t0)2 + td ld 6 1 3 3 (t - t0)3 + … (I-1.6) Đặt: )tt(dt dl 0 =  )tt(td ld 2 1 0 2 2  =  )tt(td ld 6 1 0 3 3  =  (I-1.7) Khi đó: lt = lt0 + (t - t0) + (t - t0)2 + (t - t0)3 + … , ,  - gọi là hệ số giãn nở lần 1, lần 2 và lần 3 của thước dây Inva đó cũng chính là sự thay đổi của chiều dài thước khi t0 thay đổi 10C. Thường hệ số  rất nhỏ nên thực tế bỏ qua và sẽ có: lt = lt0 + (t - t0) + (t - t0)2 (I-1.8) Hay: lt = lt0 + [ + (t - t0)](t - t0) (I-1.9) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A8 ở đây (t - t0) có thể coi như là số gia của  và t0 là đại lượng không xác định. Để dễ tính toán chúng ta chọn ra hệ số  và  là hệ số giãn nở trung bình trong khoảng t0 từ 00C  t0. Khi đó: Tại t0 = 0; t = 0  + (t - t0) =  Và khi đó t0 = 0; t = t  + (t - t0) =  + t Vậy  = TB = ( +  + t) Suy ra trị trung bình  + (t - t0) =  + t/2 Giả thiết lấy:  = ';  = TB = ' Khi đó lt sẽ có dạng: lt = l0 + ( + t)t = l0 + t + t2 (I-1.10) Nếu chọn t0 = 200C làm nhiệt độ tiêu chuẩn khi kiểm nghiệm: 020l = l0 + 20 + 202 Khi đó t0 = t sẽ có: lt = l0 + t + t2 (I-1.11) Hay: lt = l0 + (t - 20) + (t2 - 202) (I-1.12) Đây chính là phương trình của thước dây Inva Với  và  là hệ số giãn nở của thước III. Đo chiều dài bằng thước thép III.1. Đo chiều dài bằng thước thép có độ chính xác thấp: 1:1000 đến 1:2000 - Dụng cụ dùng trong trường hợp này là loại thước thép thường a. Công tác chuẩn bị Các dụng cụ sử dụng trong đo chiều dài trực tiếp bằng thước thép thường có độ chính xác thấp bao gồm: + Thước thép thường + Bộ que sắt + Sào tiêu Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A9 + Thước đo góc nghiêng đơn giản b. Tiến hành đo Công tác đo được tiến hành đo như sau: Giả sử khoảng cách cần đo là AB như Hình I-1.5 dưới đây. Để đo khoảng cách AB trước tiên ta phải dọn sạch cỏ cây và tiến hành dóng hướng. Sau đó người thứ nhất dùng que sắt giữ chặt đầu thước sao cho vạch "0" trùng với tâm vạch điểm A, người thứ hai kéo căng thước cho thật nằm ngang, không được chệch ra khỏi hướng AB và cũng dùng que sắt cắm vào vạch cuối cùng của thước (ví dụ vạch "20" của thước 20m) ta được điểm 1. Sau đó nhổ que ở A và cả hai người cùng tiến về phía điểm B. Khi người thứ nhất đi đến điểm 1 thì công việc lặp lại như trên. Tiếp tục đo cho đến đoạn cuói cùng. Nếu đoạn này ngắn hơn chiều dài thước thì căn cứ vào tâm đỉnh điểm B để đọc phần lẻ r trên thước. Số que sắt mà người thứ hai đã cắm chính là số lần đặt thước và khoảng cách được tính theo công thức (I-1.1). Tùy theo yêu cầu độ chính xác mà có thể đo tiến hành đo đi và đo về. Dùng sai số khép tương đối để đánh giá độ chính xác. Lấy giá trị trung bình của hai chiều đo làm kết quả độ dài của khoảng cách AB. Hình I-1.5 Sau khi có giá trị khoảng cách nghiên D của mỗi đoạn đặt thước ta phải chuyển về trị số ngang S. Muốn vậy, cần phải có số liệu góc nghiêng i hoặc Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A10 chênh cao hi của các đoạn Di. Khoảng cách ngang Si được tính theo công thức sau: + Trường hợp đo góc nghiêng i thì: Si = DiCosi (I-1.13) + Trong thực tế hiện nay dụng cụ đo góc nghiêng  ít được sử dụng nên để chuyển D về S người ta dựa vào trị số chênh cao h. Si + Di + hi (I-1.14) Trong đó số cải chính hi được tính theo công thức: hi = - D2 h2 (I-1.15) III.2. Đo chiều dài bằng thước thép có độ chính xác: 1:10000 đến 1:20000 - Để đạt được độ chính xác tương đối từ 1:10000 đến 1:20000, khác với phương pháp đã xét, ở đây phải dùng loại thước thép chính xác, còn thang đọc số phụ chia vạch chính xác tới 1mm và có phương trình riêng. Ngoài ra khoảng cách cần đo phải được dóng hướng bằng máy kinh vĩ có độ chính xác 1', chênh cao giữa các phân đoạn phải được xác định bằng phương pháp đo cao hình học có độ chính xác tương đương hạng IV hoặc cấp kỹ thuật. Tổ đo phải có ít nhất 5 người: một người chỉ huy và ghi sổ, hai người kéo căng thước và hai người đọc số. Dụng cụ dùng trong trường hợp này là loại thước thép chính xác. a. Công tác chuẩn bị Các dụng cụ sử dụng trong đo chiều dài trực tiếp bằng thước thép chính xác bao gồm: + Thước thép chính xác + Máy kinh vĩ, sào, tiêu, cờ hiệu để đóng hướng + Que sắt và cọc gỗ để đánh dấu số lần đặt thước thép và làm chuẩn khi đọc số. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A11 + Lực kế dùng để kéo thước đúng bằng lực như đã kéo nó khi kiểm nghiệm thước. + Nhiệt kế dùng đo nhiệt độ để cải chính độ giãn nở của thước. + Thước đo góc đứng hoặc máy và mia thủy chuẩn dùng xác định chênh cao giữa hai đầu đặt thước để tính chuyển trị số đo khoảng cách nghiêng D về trị khoảng cách ngang S. b. Tiến hành đo Trình tự đo được tiến hành như sau: Trước hết, tại hai điểm A và B phải chôn hai cọc gỗ chắc (hoặc hai mốc bê tông tâm sứ), trên mặt cọc có khắc một dấu mảnh chữ thập có hướng vuông góc với đường AB để làm vạch chuẩn đọc số. Dọn sạch cây cỏ rồi dùng máy kinh vĩ và sào tiêu để dóng hướng chính xác tới 1'. Đồng thời với việc dóng hướng phải sơ bộ phân từng đoạn đo bằng cách lấy thước vải đặt các đoạn A-1, A-2, … n-n. Trên các cọc phụ cũng kẻ vạch chữ thập. Đoạn cuối cùng (n-B) = r phần lẻ ngắn hơn chiều dài thước. Có thể dùng giấy kẻ ô milimét dán lên thước đọc số. Công việc của mỗi đoạn đo như sau: Dựa vào lực kế, hai người kéo thước sao cho đúng bằng lực kéo căng nó lúc kiểm nghiệm. Hai người đọc số, dựa vào thang đọc số phụ gắn trên thước và vạch chuẩn trên hai đầu cọc, chờ cho thước không dao động, dưới sự chỉ huy của người ghi sổ, phải đọc số ở cùng một thời điểm. Trong mỗi đoạn phải xê dịch thước và đọc ba lần, số chênh của hiệu số đọc không được vượt quá 1mm. Cứ mỗi lần đặt thước người ghi sổ phải đo và ghi nhiệt độ. Để cho công việc tiến hành nhịp nhàng và đồng thời cùng một khoảng khắc, thường người ta quy ước khi người chỉ huy hô "chuẩn bị … kéo" thì hai người kéo thước, và khi hô "đọc số" thì cả hai người cùng đọc số. Số đọc của người phía trước (phía đến điểm B) ký hiệu là T và của người sau là S. Chênh lệch giữa các số đọc (T - S)  1mm. Đo xong khoảng cách giữa hai cọc A và B phải tiến hành đo ngay lần đo về. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A12 Lúc này thước không đổi chiều, nhưng để tránh sai số hệ thống người và phụ tùng cần thay đổi vị trí. Sau khi đo xong chiều dài, tiến hành đo thủy chuẩn xác định chênh cao các đầu cọc làm số liệu tính số cải chính h đưa trị khoảng cách nghiêng D về khoảng ngang S theo công thức: Si = Di + hi c. Tính toán chiều dài đo và các số hiệu chỉnh vào kết quả đo Sau khi đã có số liệu của cả hai chiều đo, ta có thể tính được trị số khoảng cách ngang AB là S: S = D + nlk + st + lh + SH +  (I-1.16) Trong đó: D là trị số khoảng cách nghiêng tính theo số đọc trung bình của phân đoạn và đoạn lẻ r: D = nl0 +   n 1 n 1 tb S)ST( (I-1.17) + lk - Số cải chính kiểm nghiệm thước: Là số chênh giữa chiều dài thước chuẩn L0 và chiều dài thước ở nhiệt độ lúc kiểm nghiệm lt0 lk = lt0 - L0. Số cải chính này là một hằng số đối với một thước sau một lần kiểm nghiệm. Cách đo có n + st - Số cải chính do nhiệt độ: Là số chênh chiều dài thước ở nhiệt độ lúc đo (t) khác với nhiệt độ lúc kiểm nghiệm (t0). st = .l.(t - t0) (I-1.18) + lh - Số cải chính do thước nghiêng lh: Là số cải chính khi chuyển trị số chiều dài thước nghiêng về chiều dài bằng mà ta đã xét ở trên. Cụ thể: Nếu đo chênh cao h thì áp dụng công thức (I-1.15) ta có: lh = l2 h2 (I-1.19) + SH - Số cải chính chuyển chiều dài ngang về mặt Elipxoid thực dụng: Sau khi chuyển khoảng cách nghiêng D về khoảng cách ngang S ta phải tính chuyển tiếp chiều dài S về mặt Elixoid thực dụng, khoảng cách sau khi quy Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A13 chuyển gọi là "chiều dài đường trắc địa". Trong trường hợp đo khoảng không lớn và độ chính xác không cao ta có thể áp dụng công thức gần đúng sau để tính số cải chính này: SH = SR H tb tb (I-1.20) Trong đó: Htb - Là độ cao trắc địa trung bình của hai đầu khoảng cách đo Rtb - Là bán kính trung bình của Elipxoid tại khu đo được tra từ bảng lập sẵn theo dẫn số là vĩ độ trắc địa trung bình (Btb) và phương vị A của đường đo. + SY - Số cải chính chuyển khoảng cách về Gauss - Kruger: Sau khi tính chuyển khoảng cách đo về mặt Elipxoid, để có được khoảng cách ngang ta phải chuyển nó về mặt phẳng Gauss, đối với trường hợp này thì ta có thể dùng công thức gần đúng sau đây để tính chuyển: SY = 'SR2 Y 2 tb 2 tb (I-1.21) Trong đó: Ytb = (YA + YB)/2 - Là hoành độ trung bình của hai điểm đầu và cuối đường đo. S' = S + SH - Là chiều dài "chiều dài đường trắc địa" d. Độ chính xác của phương pháp - Để đánh giá độ chính xác ta dùng công thức gần đúng sau đây: mS = a.S + b S + c (I.1.22) Trong đó: a, b, c - Là các hệ số đặc trưng cho độ chính xác của từng loại thước thép và phương pháp đo. - Trường hợp đo một khoảng cách dùng n loại thước thép hoặc đo một thước với n lần thì có thể đánh giá độ chính xác theo công thức sau: + Sai số trung phương kết quả đo một thước, hoặc một lần tính theo công thức Betxen: Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A14   1n VVm SS (I-1.23) Trong đó: VSi = (Stb - Si) - Là độ lệch trị đo thứ i của chiều dài cạnh so với trị trung bình. + Sai số trung phương kết quả đo cuối cùng: n mms  (I-1.24) + Sai số tương đối của khoảng cách đo: nS m S mS  (I-1.25) III.3. Đo chiều dài có độ chính xác cao bằng thước dây Inva (1:1000000) Các dụng cụ chủ yếu trong công tác đo chiều dài có độ chính xác cao bao gồm: - Bộ thước dây Inva - Thùng cuộn thước - Giá ròng rọc - Giá 3 chân - Dụng cụ định tâm - Máy và mia thủy chuẩn + Dụng cụ định tâm: Giúp chúng ta chuyển tâm mốc lên giá trụ. + Giá ba chân: Dùng để nâng thước dây khi đo, giúp cho quả tạ có thể kéo thước dây và dịch chuyển khi đọc số. a. Quy trình đo dài bằng thước dây Inva - Công tác chuẩn bị trước khi đo - Đặt giá trị 1 và xác định tuyến đường - Đo thủy chuẩn đầu giá trụ - Đo chiều dài 1- Công tác chuẩn bị bao gồm các bước sau: - Đo khái lược: Nhằm mục đích tránh vượt qua chướng ngại vật, bố trí được tổng chiều dài đường đáy bằng số chẵn (nguyên) lần chiều dài thước. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A15 - Dựng thước ở đầu đường đáy và chôn mốc: Để tiện cho công tác đo đường đáy, người ta chia chiều dài đường đáy thành 3 đoạn lớn, sau đó lại chia các đoạn lớn thành các đoạn 1km, rồi chia các 1km thành các đoạn 24m. Tại hai điểm đầu và cuối của cạnh đáy, điểm phân các đoạn lớn chôn các mốc trung tâm (giống tam giác hạng I và II, chỉ khác là trên đó có dấu mốc bằng đinh nhọn hay vạch chỉ tiêu). - Giữa các đoạn 1km chôn cọc gỗ 20, 15, 50cm, trên đó có dấu mốc chỉ tiêu. Để giúp cho việc định tuyến, ở một đầu đường đáy dựng một chiếc tiêu dài 4  5m. - Dọn sạch phát quan tuyến đo: Thường phải phát quang dọc theo tuyến đo với bề rộng là 4m, cũng có thể phải đắp hoặc phải san vợi đất cát làm cho độ dốc không quá lớn. Khi đo đáy gãy khúc, ở các điểm gãy khúc phải dựng tiêu với độ cao vượt hơn chướng ngại vật cỡ 1m, dưới đó sẽ chặn mốc gỗ như các mốc phân đoạn 1km. - Đóng cọc phân đoạn nhỏ: Đặt máy kinh vĩ với độ chính xác cao (sau khi đã hiệu chỉnh các sai số trục ngắm và trục ngang), tại một đầu đường đáy ngắm về cột tiêu đặt vào mốc trọng tâm ngang cạnh đó, rồi định tuyến đóng các cọc gỗ trên một đoạn lớn thứ nhất, tiếp tục rời máy đến trọng tâm thứ hai rồi định tuyến về cọc tiêu thứ hai và đóng cọc gỗ tương tự như đoạn lớn thứ nhất và các đoạn lớn tiếp theo cũng tương tự. 2- Đặt giá trị xác định tuyến đường - Trước hết đưa các giá trụ ra dọc đoạn đo khoảng 300m, ở bộ phận rọi tâm quang học đưa tâm cọc gỗ ở đầu đoạn đo lên trùng với tâm giá trụ. Đặt máy kinh vĩ tại một đầu kia của đoạn đo, rồi định tuyến về đầu giá trụ này sau đó hướng dẫn cho người đưa từng giá trụ từ xa đến gần, cách nhau 24m < 3cm vào tuyến đo, rồi dùng cọc nhỏ đánh dấu lại. Sai số trung phương việc định tuyến không vượt quá 1cm theo phương tuyến đo. Sai số trung phương tương đối đường đáy do ảnh hưởng định tuyến không quá 1/2 x 106. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A16 3- Đo thủy chuẩn trên đầu giá trụ - Đo thủy chuẩn đầu giá trụ nhằm xác định chênh cao giữa các đầu giá trụ phục vụ tính số hiệu chỉnh do chênh cao gây ra. Thứ hai là dùng chuyển chiều dài đường đáy về mặt Elipxoit thực dụng. - Máy dùng đo là máy thủy chuẩn thông thường, thường mia dài 1.5m. Bố trí một trạm đo 5 trụ cân xứng như hình vẽ dưới đây (hình I-1.6). Khoảng cách xa nhất không quá 75m. Đọc số chính xác đến 1mm, chênh cao tính đến 0.1mm. Sai số chênh cao giữa hai mặt đỏ và đen không quá 2mm. Sai số chênh cao giữa hai lần đo đi và đo về không vượt quá 3mm khi H < 1m và 2mm khi H  1m. Hình I-1.6 - Từ công thức tính số hiệu chỉnh chiều dài đo chênh cao gây ra: l2 hC 2  (I-1.26) Ta sẽ tìm được: he ml hm  (I-1.27) - Khi me = Const thì khi chênh cao càng lớn yêu cầu độ chính xác xác định (độ cao P) chênh cao phải cao. Ví dụ khi h = 1m; l = 24m và với đường đáy cấp I quy định me  0,02mm thì khi đó mh = 0.5mm. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A17 4- Sơ đồ đo chiều dài bằng thước dây Inva bố trí như hình vẽ bên dưới đây Hình I-1.7 - Khi bố trí hướng của thước lưu phía sau và cả vạch khắc trên đầu giá trụ. Gọi số đọc được trên hai đầu giá trụ sau và trước là a và b. Khi đó chiều dài của đoạn đo thứ i sẽ là: li = lt + (b - a) (I-1.28) Trong đó: + lt - Là chiều dài thước ở nhiệt độ t = t0C, dựa vào phương trình thước để tính. + li - Chiều dài nghiêng của đoạn đo 5- Công tác đo cụ thể - Trước khi đo phải căng thước ra để cho nhiệt độ của thước thích hợp với nhiệt độ của môi trường. - Kiểm tra lại độ bền của dây thước giữa tạ và thước. - Móc thước vào dây treo quả tạ, chú ý là vẫn phải nâng quả tạ lên, khi nào hô căng thước thì mới thả quả tạ ra. - Điều chỉnh để cho thước 3 cạnh tiếp xúc với giá trụ, cạnh của thước trùng với cạnh chữ thập trên giá trụ. Khi người chỉ huy hô đọc, người phía trước báo số hàng 0.1mm, người phía sau báo tiếp 0.1mm; người trước báo số hàng cm và mm, sau đó đến người phía sau báo số hàng cm, mm. Mỗi đoạn thước phải dùng hai thước dây để đo, mỗi thước dây phải đọc số 3 lần, mỗi lần chuyển dịch thước thay đổi từ 1 - 2cm, hiệu số (b - a) của ba lần đọc số so sánh với nhau không được chênh quá 0.3mm. Nếu trong 3 lần đọc có một lần đọc số vượt quá thì phải đo lại lần đó, nếu đo đến 5 lần mà vẫn không đạt thì phải đo lại toàn bộ. a lt b Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A18 - Khi đo song một lượt phải quay đầu giá có khắc chữ thập đi 1800 rồi đo lại lần nữa. ở mỗi đoạn thước khi đo xong thước thứ nhất rồi mới đo thước thứ 2. Khi đo hết đoạn thứ nhất người và phụ tùng phía trước giữ nguyên, phía sau chuyển lên thành phía trước để đo đoạn tiếp theo. - Đo đường đáy hạng I thường phải dùng 6 thước cùng với 1  2 sợi dữ trữ, trình tự như sau: Phần Hướng đo I II III Đo đi Thước 1,2 5 và 6 3 và 4 Đo về Thước 3,4 1 và 2 5 và 6 - ở mỗi đoạn đo, sai khi đo song phần đo đi, phải đo ngay lần đo về. Lúc này thước không đổi chiều nhưng đổi người và phụ tùng. Khi đó các đoạn thước lẻ (do không đủ thước) phải dùng thước phụ để đo, thước phụ là loại thước 4m và 8m. Đo đi và đo về mỗi lần phải đọc số 6 lần sau đó phải dùng thước thép đã kiểm nghiệm để kiểm tra. Cứ 4  5 đoạn thước thì đo nhiệt độ và phải đo nhiệt độ ở đầu và cuối đoạn. Đo song mỗi đoạn phải tính ra chiều dài của mỗi đoạn đó theo số đọc của mỗi thước. Số chênh về chiều dài giữa hai thước quá 4 L mm (L - Km). Số chênh về chiều dài toàn đường đáy của mỗi thước so nhau (thước này so với thước kia) không quá 8 L mm. Trong thực tế không phải lúc nào chúng ta cũng có thể bố trí đường đáy thẳng được vì một lý do nào đó, lúc đó chúng ta có thể bố trí đường đáy dạng gãy khúc hoặc cạnh đáy phụ. 6- Cạnh đáy gãy khúc - Trong trường hợp không thể bố trí được đường đáy thẳng, người ta có thể bố trí đường đáy gãy khúc như hình vẽ dưới đây (hình I-18). Do vậy ngoài việc đo chiều dài còn phải đo cả các góc trên tuyến gãy khúc và cả hai đầu. Do vậy độ chính xác của đường đáy gãy khúc sẽ phụ thuộc vào độ chính xác đo Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A19 góc và đo cạnh. Riêng độ chính xác đo cạnh chúng ta đã xét ở trên, do đó độ chính xác đo góc ở đây phải đảm bảo không ảnh hưởng đến độ chính xác đo cạnh cuối cùng. Đối với đường đáy cấp I và cấp II sai số đo góc phải đảm bảo để sai số tương đối chiều dài cuối cùng nhỏ hơn 1:1400000. Hình I-1.8 Từ công thức:   ''mqS'h''mSm 2 iS   (I-1.29) '' mq   - Là hệ số gãy khúc (I-1.30) m = q 1 S m'' s (I-1.31) Với S mS  1:1,4.106 (I-1.32) m  q 1 7 1 (I-1.33) Tính q từ công thức (I-1.30) thay vào (I-1.33) sẽ tìm được m tương ứng với các cấp hạng đường đáy: Cấp hạng đường đáy q m Số vòng cần đo Dùng CT - 02 Dùng THEO - 20 Đáy cấp I 1/15  1/20  2'' 4 12 1/20  1/35  3'' 2 6 < 1/35  5'' 2 3 Cạnh đáy cấp Ii và cạnh mở đầu cấp I và II 1/10  1/15  2'' 4 12 1/15  1/20  3'' 2 6 < 1/20  4'' 2 4 h1 h2 h3A B Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A20 - Sai số khép giới hạn của việc đo góc tính theo công thức sau: gh  2m (I-1.34) n - Số gãy khúc cộng hai góc ở đầu - Tính sai số khép Sai số khép giới hạn so với gh từ (I-1.34) nếu thấy đạt thì phân phối vào các góc. Cuối cùng tính chiều dài từng đường đáy theo công thức: SAB = [Scos] (I-1.35) Trong đó:  - góc kép giữa đường đáy thẳng AB với các cạnh gãy khúc. Độ chính xác của việc đo chiều dài và đo góc ở đây tùy thuộc vào độ chính xác của việc xác định chiều dài đường đáy và đồ hình cụ thể. 8- Tổ chức đội đo đường đáy - Thông thường một đội đo đường đáy bao gồm: + Một kỹ sư và một cán bộ có kinh nghiệm + Từ 4  6 cán bộ kỹ thuật + 4 công nhân lành nghề + 13  15 công nhân phụ Biên chế thành: + Tổ đặt giá trụ: Một cán bộ kỹ thuật và 4 công nhân + Tổ đo thủy chuẩn: Một cán bộ kỹ thuật và hai công nhân + Tổ đo máy: Một kỹ sư, một cán bộ kỹ thuật có kinh nghiệm (ghi sổ và chỉ huy chung), hai cán bộ kỹ thuật để đọc số, hai công nhân lành nghề giữ giá đỡ, hai công nhân phụ mang quả tạ, bốn đến sáu công nhân giữ thước, một công nhân đọc nhiệt độ. Trình tự: Nhóm đặt giá trụ, nhóm thủy chuẩn, nhóm đo cạnh, ba nhóm tiến hành gần như đồng thời chỉ cách nhau từ 2  3 giá trụ. 9- Chỉnh lý kết quả đo và tính chiều dài cạnh đáy Các số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh đáy bao gồm: a. Tính số hiệu chỉnh do chênh cao hai đầu thước h Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A21 h = l0 - l' = - 3 42 'l8 h 'l2 h  (I-1.36) Trong đó: l' - Là chiều dài thước tính theo phương trình thước l0 - Là chiều dài nằm ngang của nó b. Tính số hiệu chỉnh do thước dây không đối xứng Nếu tính theo số hiệu chỉnh do thước bị nghiêng h thì ta sẽ có: h = -h2/2l' suy ra h2 = -2l'.h = -48h Với l' là chiều dài theo phương trình của thước dây Inva và l = 24. Như vậy ta có số hiệu chỉnh do thước dây không đối xứng là: P = 0.1437 [h] (I-1.37) ở đây h lấy đơn vị là m và P đơn vị là mm. c. Số hiệu chỉnh do thước ba cạnh nghiêng một góc 0 - Nếu gọi số đọc trên thước 3 cạnh là  khi thước bị nghiêng thì:  = (b - a). Khi thước bằng thì ta có: 0 = Cos0. Vậy số hiệu chỉnh khi thước bị nghiêng sẽ là:  = 0 -  = (Cos0 - 1) (I-1.38) Đối với cả chiều dài đường đáy có n đoạn thước ta có: [] = -2.155.10-4[] (mm) (I-1.39) d. Số hiệu chỉnh do trọng lực lúc kiểm nghiệm khác với lúc đo g Theo định HUK khi hai đầu thước bị kéo bởi một lực P0 thì chiều dài của nó sẽ bị giãn thêm một đại lượng e: e = E.A SP 00 (I-1.40) Với S0 - Là chiều dài của sợi dây bị kéo (Inva = 24m) A - Là tiết diện của sợi dây (Inva = 2.4mm2) E - Là hệ số đàn hồi (Inva E = 16.000Kg/mm2) P0 - Là lực kéo (Inva P0 = 10Kg) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A22 Vậy khi đó: cInva = mm02.716000.14.2 24000.10  Vì g2 trong quá trình đo thay đổi không đáng kể nên ta có thể tính số hiệu chỉnh do sự thay đổi trọng lực trên toàn tuyến đo như sau: g = n.7,02      1 12 g gg (I-1.42) Trong đó: n - Là số đoạn đo trên toàn đường đáy g2 - có thể xác định dựa theo thay đổi của vĩ độ  theo công thức sau: g2 = 9.80615(1-0.00264 Cos2)m/s2 10- Tính chiều dài cạnh đáy a. Tính độ cao trung bình của đường đáy - Căn cứ vào số liệu đo nối thủy chuẩn tính ra độ cao tâm mốc điểm đầu đường đáy H, sau đó tính ra độ cao của tâm mốc còn lại. - Tính độ cao trung bình của cạnh đáy so với mặt nước biển + Để tính chúng ta chọn một tâm mốc làm độ cao tương đối. Tính độ cao tương đối của tất cả các giá trụ và cộng dần lại thì được độ cao tương đối. + Tính độ cao tương đối trung bình của đường đáy theo công thức sau: H'm = h/n' (I-1.43) Trong đó: n' - Là số hiệu giá trụ cuối cùng - Tính độ cao trung bình so với mặt nước biển Hm = HA + H'm (I-1.44) b. Tính chiều dài sơ bộ của đường đáy - Căn cứ vào chiều dài sử dụng thước nhân với số đoạn thước trong một đoạn lớn được chiều dài của các đoạn lớn. - Tính số hiệu chỉnh nhiệt độ theo công thức: t = n{(tm - t0) + (t2m - t20)} (I-1.45) Trong đó: n - Là số đoạn thước chẵn 24m t0 - Nhiệt độ tiêu chuẩn khi kiểm nghiệm Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A23 - Tính hiệu chỉnh cho kết quả đọc số. ở mỗi đoạn thước do đọc số 3 lần, nên phải lấy trung bình (b - a)tb sau đó lấy tổng cho cả ba đoạn lớn với từng thước: [] = (b - a)tb (I-1.46) - Tính chiều dài của một đoạn thước lớn chưa kể số hiệu chỉnh nghiêng: L = nln + nl + t + (b - a)tb (I-1.47) Mỗi đoạn lớn được đo bằng 4 lần thước nên sẽ có 4 trị L, ta phải so sánh 4 trị đo với nhau không vượt quá 4 L (mm) thì lấy trị trung bình của 4 thước làm trị sơ bộ của mỗi đoạn lớn. c. Tính chuyển chiều dài cạnh đáy xuống mặt Elipxoid thực dụng Hình I-1.9 Từ hình vẽ ta có: mmA mm' 0 hHR hHDD   (I-1.48) Trong đó: RA - Là bán kính cung pháp tuyến ở điểm có vĩ độ trắc địa B và góc phương vị trắc địa A. R - Là bán kính trung bình tại vị trí cạnh đáy Trong khi tính toán chúng ta chỉ việc tra bảng R theo vĩ độ trắc địa trung bình của đường đáy, AB theo hai đối số là Bm và A. d. Tính chiều dài đường đáy theo công thức sau: D = D0 + P +  + g (I-1.49) Hm hm RA E D0 G D0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A24 Trong đó: D0 - Là chiều dài đã chuyển xuống mặt Elipxoid P - Là số hiệu chỉnh do thước dây không đối xứng  - Là số hiệu chỉnh do thước ba cạnh bị nghiêng g - Là số hiệu chỉnh do trọng lực thay đổi 11- Các nguồn sai số trong đo dài đường đáy bằng thước dây Inva a. Sai số do bản thân công tác đo dài gây ra - Sai số do dụng cụ và sai số của các số điều chỉnh gây ra b. Sai số do kiểm nghiệm chiều dài thước Sai số này do bản thân thước 3m có sai số, sau đó thước này lại dùng để kiểm nghiệm thước 24m, gây ra một sai số cho thước 24m tới 8. Gọi sai số này là E2, vậy với cả đường đáy n đoạn thước thì: E2 =  m (I-1.50) c. Sai số do máy móc kính hiển vi, do đọc số và do chiều dài thước thay đổi giữa hai lần kiểm nghiệm. - Do hai lần kiểm nghiệm chiều dài thước bị thay đổi một đại lượng là d. Vậy sai số trung phương của trị trung bình giữa hai lần kiểm nghiệm sẽ là:    4 ddm (I-1.51) Với:  - Là số lượng thước dùng để đo đáy - Sai số trung phương ảnh hưởng đến toàn chiều dài cạnh đáy sẽ là:    4 dd'E 3 (I-1.52) Khi đó đáy thường dùng 4 thước, vậy sai số do ảnh hưởng đến toàn đường đáy sẽ là:    4 dd 4 nE3 (I-1.53) d. Sai số do việc xác định hệ số nở dài - Sai số này được tính theo công thức sau: Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A25 E4 = 1(tm - t0)n (I-1.54) e. Sai số do xác định chênh cao (h) giữa các giá đỡ Ta có: h = 'l2 h2  mh = mh'l h2 Đối với cả tuyến thì: E5 = mh'l h 2 2    do h = 'l2 h2 ; h2 = h.2l', [h2] = 2l'.[h] Do đó: E5 =    hmh'l2  (I-1.55) Các nguồn sai số nhỏ khác đã có biện pháp khắc phục nên cuối cùng tổng hợp các nguồn sai số ảnh hưởng đến kết quả đo chiều dài đường đáy là: 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 EEEEEE  (I-1.56) I.2. Phương pháp đo dài gián tiếp I. Khái niệm về đo dài gián tiếp Đo dài gián tiếp là xác định khoảng cách cần đo đó thông qua việc xác định các đại lượng khác phục vụ cho việc tính chiều dài khoảng cách cần đo đó. Ví dụ như đối với các máy đo xa điện tử thì các yếu tố cần xác định là thời gian lan truyền của sóng ánh sáng hoặc sóng điện từ và vận tốc của nó. Từ hình vẽ ta có: vt2 1D  (I.2.1) Trong đó: v - Là vận tốc t - Là thời gian lan truyền tín hiệu Hình I-2.1 Thu phát Phản hồi A B D Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A26 II. Các phương pháp đo khoảng cách bằng sóng điện từ A. Nguyên lý chung - Nguyên lý chung của phương pháp là bài toán chuyển động đều, nghĩa là mối tương quang giữa khoảng cách D với vận tốc V và thời gian t. D = Vt (I.2.2) B. Các phương pháp đo 1. Phương pháp xung đo khoảng cách a. Nội dung của phương pháp + Xác định trực tiếp thời gian lan truyền xung điện từ trên hai lần khoảng cách (T2D) và độ dài D được xác định theo công thức: D = 2 VT D2 (I.2.3) b. Nguyên lý của phương pháp - Như ta đã biết phương pháp xung tín hiệu do trạm phát, phát ra các xung cực ngắn, thời gian lan truyền sóng điện từ được xác định trực tiếp theo các xung. 1: Là bộ phận tạo dao động fd 2: Bộ phận tạo xung 3: Khóa điện tử 4: Đếm xung 5: Màn hình Display (hiển thị kết quả) - Hoạt động: Bộ phận phát tín hiệu, liên tục phát ra các xung ánh sáng cực ngắn về gương, các xung này phản xạ nhờ gương phản xạ và tín hiệu thu sẽ được bộ phận thu thu xung lại, thời gian từ thời điểm xung phát đi đến khi thu lại được đo bằng các khối (1), (2), (3), (4), (5). Để đo thời gian người ta sử dụng dao động tần số (khối 1) phát dao động hình Sin có tần số rất ổn định, các dao động này dẫn đến bộ tạo xung (khối 2). (Hình I-1.2) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A27 Hình I-2.2: Phương pháp xung đo khoảng cách Lối ra mạch hạn chế biên độ được các hình thang Thông thường người ta loại bớt các xung có đặc tính âm, như vậy lối ra của mạch thu được một xung trong một chu kỳ. Các xung này đi qua khóa điện tử để đến máy đếm. Việc điều khiển được sử dụng qua xung phát và xung thu. Khi phát xung phát, khóa điển tử mở, khi phản hồi khóa điển tử đóng. Khi máy phát, phát xung về bộ phận phản hồi thì khóa điện tử của máy mở, khi máy thu được xung thì khóa điển tử đóng lại. Các xung đếm được tỷ lệ với các xung có khóa điện tử trong khoảng thời gian các xung đi từ máy phát đến gương, hay khoảng cách tỷ lệ với số xung đếm được. D = f (m) (m: là số xung đếm được) D = df 1.m.v2 1t.m.v2 1  (I-2.4) Nếu v = 3.108 (m/s) fD = 1,5.1010 (Hz) (tần số máy thường dùng hiện nay) Thì công thức (I-2.4) được viết thành: D = 108 10.5,1 110.3.2 1 Suy ra: D = m (cm) (I-2.5) Phát tín hiệu xung Thu tín hiệu xung Tạo xung Khóa điện tu Đếm xung Hiển thị kết quả Gương 76 1 2 3 4 5 8 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A28 c. Ưu điểm của phương pháp + Tổ chức đo đạc gọn nhẹ năng suất lao động cao + Đo được trong mọi thời tiết và địa hình + Toàn bộ quá trình đo được tự động hóa + Máy có cấu tạo đơn giản, tần số hoạt động lớn + Tiết kiệm năng lượng Hình I-2.3 2. Phương pháp pha đo khoảng cách a. Nguyên lý của phương pháp Hình I-2.4 Dao động hình sin Xung xén Xung vi phân Xung ra (Xung đếm) Phát tín hiệu Thu tín hiệu Đo hiệu pha Gương Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A29 - Trong máy dùng phương pháp pha đo khoảng cách tín hiệu trạm thu - phát, phát đi là dao động hình Sin liên tục. Thời gian được xác định gián tiếp qua hiệu pha, giữa tín hiệu gốc và tín hiệu phản hồi. u1 = U1.Cos(t + 0) (I-2.5) Trong đó: U1 - Là biên độ dao động  - Là tần số góc;  = 2/f (f: Là tần số dao động) (t + 0) - Là pha dao động t - Là thời gian 0 - Là pha ban đầu B - Sau khi đi qua khoảng cách cần đo là D đến tương ta có phương trình dao động là: u2 = U2.Cos[(t - D/v) + 0] (I-2.6) upha = Upha.Cos[(t - 2D/v) + 0] (I-2.7) pha = (t - 2D/v) (I-2.8) - Bộ phận đo hiệu pha xác định hiệu pha giữa tín hiệu gốc và tín hiệu phản hồi:  = gốc - phản hồi (I-2.9)  = t + 0 - [(t - 2D/v) + 0] (I-2.10)  = 2.2D/v (I-2.11) Hay 2.2f2.2D     (I-2.12) Trong đó:  - Là hiệu pha giữa tín hiệu gốc và tín hiệu phản hồi   2 - Là số lần bước sóng  = v/f - Là bước sóng Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A30 Như vậy trong phương pháp pha đại lượng duy nhất cần đo là hiệu pha , giữa tín hiệu gốc và tín hiệu phản hồi. Hiện nay với kỹ thuật cho phép ta đo được  với độ chính xác     2 m 2  10 -3, tần số trong máy hiện nay là f  10MHz - Trong các máy đo xa điện tử loại pha thì bộ đo pha của máy đo chỉ đo được giá trị hiệu pha từ 0 đến 2 do đó để biểu thị tổng quát  cho mọi trường hợp thì:  = ' +  (I-2.13) Trong đó: ' - Là hiệu pha đúng bằng số nguyên lần hai  < 2 - Là giá trị hiệu pha đo được trên bộ đo pha trong thời hạn một chu kỳ. Theo nguyên lý của phương pháp đo xa khoảng cách thì bộ đo pha sẽ đo được hiệu pha giữa hai thời điểm phát, thu là:  = 2 - 1 = .2D/v (I-2.14) Vì  = 2f nên từ (I-2.14) ta rút ra: f2.2D    (I-2.15) Thay (I-2.15) vào (I-2.13) ta có: f2.22 'D       (I-2.16) Hay biểu thị dưới dạng: 2.22.ND  (I-2.17) Trong đó: N - Là một số nguyên dương hoặc 0 f  - Là bước sóng của tín hiệu đã truyền đi trên khoảng D Công thức (I-2.17) chính là công thức tổng quát xác định khoảng cách bằng máy đo xa loại pha. Nhìn vào công thức này ta có thể nhận xét là, về Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A31 nguyên lý phương pháp này gần giống phương pháp đo trực tiếp, nếu ta tưởng tượng có một dụng cụ đo với chiều dài fl  . Chỉ khác là khi đo trực tiếp thì N đếm được (Số lần đặt thước), còn trong phương pháp đo pha để xác định N thì phải biết được trị gần đúng của khoảng cách D (ký hiệu là D'). Đó là công thức tính toán khá phức tạp thông qua bài toán giải đa trị, dựa vào các số liệu đã viết như: v, f,  và giá trị D'. Vì các máy đều có hằng số cộng K và trong quá trình xác định các đại lượng v, f,  đều có sai số nên công thức (I-2.17) còn phải cộng thêm các sai số đó. Công thức dùng để tính khoảng cách ngang đo bằng các máy đo xa điện tử loại pha cuối cùng sẽ là: D = N. 22  + K +  + v + f + qt + cq + Hy (I-2.18) Trong đó: K - Là hằng số của máy v - Là sai số đo truyền sóng f - Là sai số xác định tần số qt - Là sai số quy tâm cạnh cq - Là sai số do chiết quang Hy - Là sai số chuyển khoảng cách đo về mặt phẳng Gauss - Kriuger b. Độ chính xác của phương pháp - Từ công thức D = N. f22   + K Trong đó: K - Là hằng số cộng của máy, là sai số do lắp đặt tâm thu, tâm phát, tâm phản xạ… Vi phân hai vế ta có: 2 K 22 f 22 V 2222 D m)K/D(m)f/D(m)v/D(m)/D(m   Với f22 1/D  Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A32 f2 1 2v/D   2f2f2f/D  D/K = 1 Suy ra 2 2 f2 2 2 22 K 222 D f m)f22( m)f22(mm)f22 1(m        (I-2.19)  22 2 f 2 2 2 K 222 D )f22)(f mm(mm)f22 1(m        Đặt a = 2K22 mm)f22 1(   b = )f mm( 2 2 f 2 2   Từ đó công thức (I-2.19) trở thành 2Dm = a2 + b2.D2 Hiện nay máy có độ chính xác cao nhất thì mD = 1 + 1ppmD (ppm - một phần một triệu) Còn lại thì a = 2  5; b = 2  5 c. Ưu, nhược điểm của phương pháp - Độ chính xác cao mD   (1 + 1ppmD) - Đo được trong mọi điều kiện thời tiết và địa hình cả ngày và đêm - Toàn bộ quá trình đo được tự động hóa - Nhược điểm: Đắt tiền 3. Phương pháp giao thoa đo khoảng cách ở phạm vi của đồ án này chúng tôi chỉ giới thiệu về các phương pháp đo dài được ứng dụng rộng rãi trong ngành trắc địa tại Việt Nam, do đó các phương pháp không được ứng dụng rộng rãi chúng ta sẽ chỉ giới thiệu sơ qua. * Nội dung của phương pháp giao thoa: Sử dụng hiện tượng giao của sóng ánh sáng hoặc sóng Radio để đo khoảng cách. - Ưu điểm của phương pháp: Đạt độ chính xác rất cao có thể đo khoảng cách với độ chính xác cỡ 10-7m. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A33 - Nhược điểm: Không đo được khoảng cách lớn, các thiết bị đo phải hiệu chỉnh rất chính xác. - Do đó phương pháp này chỉ được dùng trong phòng thí nghiệm để kiểm nghiệm các thước đo dài. 4. Phương pháp đo dài quang học - Nội dung: Sử dụng các định luật quang học để chế tạo các máy đo khoảng cách. Từ hình vẽ ta có: L l D d   D = l dL ký hiệu K = d/l D = KL (I-2.20) Hình I-2.5 - Ưu điểm của phương pháp: Đo đơn giản, đo nhanh - Nhược điểm: Không đo được trong điều kiện thời tiết và địa hình phức tạp, độ chính xác rất thấp trong điều kiện lý tưởng chỉ đạt cỡ 1/300 4. Phương pháp đo dài bằng công nghệ GPS - Việc định vị bằng GPS được thực hiện trên cơ sở sử dụng hai đại lượng đo cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A - Code và P - Code) và đo pha của sóng tải (L1 và L2). a. Đo khoảng cách giả theo C/A - Code và P - Code Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải. Máy thu GPS cũng tạo ra Code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy. Bằng cách so sánh Code thu được từ vệ tinh và của chính máy thu có thể xác định được khoảng thời gian lan truyền của tín hiệu Code, và từ đây dễ dàng tính được khoảng cách từ vệ sinh đến máy thu. Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu, do có ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu, nên khoảng cách d A D l L Mia Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A34 tính theo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu. Người ta gọi đó là khoảng cách giả. Nếu ký hiệu tạo độ của vệ tinh là xS, yS, zS, tọa độ của máy thu là x, y, z, thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là t, khi đó khoảng cách giả đo được sẽ là: R = c(t + t) = t.c)zz()yy()xX( 2Z2S2S  (I-2.21) Trong đó: c - Là vận tốc lan truyền tín hiệu - Độ chính xác của phương pháp trong trường hợp này rất thấp chỉ đạt cỡ khoảng 3m. b. Đo pha của sóng tải - Các sóng tải L1 và L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao. Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra. Hiệu số pha do máy thu đo được ta ký hiệu là (0 < < 2). Khi đó ta có thể viết:  =  2 (R - N + ct) (I-2.22) Trong đó: R - Là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu  - Là bước sóng của sóng tải N - Là số nguyên lần bước sóng  chứa trong R t - Là sai số không đồng bộ giữa đồng bộ của vệ tinh và máy thu. N được coi là số nguyên đa trị, và thường không biết trước mà phải xác định trong quá trình đo. - Độ chính xác của phương pháp này có thể đạt cỡ mm khi đo pha theo sóng tải L1, L2 có độ chính xác thấp hơn nhưng ngược lại nếu kết hợp cùng với sóng L1 sẽ tạo ra khả năng làm giảm ảnh hưởng đáng kể của tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được dễ dàng hơn. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A35 Chương II Máy toàn đạc điện tử II.1. Sơ lược lịch sử các máy đo xa điện tử Trắc địa là một ngành khoa học nghiên cứu về hình dạng, kích thước Trái đất và biểu diễn bề mặt của nó lên bản đồ, cũng như các phương pháp đo đạc chuyên mnôn để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau trong quy hoạch đất đai, an ninh quốc phòng, thiết kế xây dựng, khai thác tài nguyên, môi trường… Công tác trắc địa thường được tiến hành bằng các thiết bị, dụng cụ chuyên môn khác nhau: trên mặt đất, trên biển và ở ngoài vũ trụ… Vì vậy các nhà chế tạo máy trắc địa buộc phải đầu tư nghiên cứu thiết kế, chế tạo nhiều thiết bị khác nhau cho phù hợp với từng dạng công việc đo đạc. Yếu tố khoảng cách cũng là một trong các yếu tố mà Trắc địa cần phải xác định, và nó cũng là yếu tố rất cần thiết trong cuộc sống và đặc biệt quan trọng trong các ngành kỹ thuật, do vậy đối với các quốc gia có nền khoa học kỹ thuật phát triển thì công việc này càng được quan tâm, thậm chí người ta còn đưa ra đơn vị đo dài riêng cho quốc gia của họ. Từ việc nghiên cứu đo dài người ta cũng đã đưa ra các phép đo và chế tạo ra các dụng cụ đo. Từ năm 1320, người Hy Lạp đã biết sử dụng thước dây để đo chiều dài, về sau này người ta đã chế tạo ra thước thép để đo. Vào thế kỷ thứ 17, khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực toán học, vật lý học, quang học và các nhà khoa học đã đưa ra nhiều các phát minh khoa học quan trọng. Không để lỡ thời cơ, các nhà chế tạo máy đo lường đã ứng dụng ngay các tiến bộ khoa học này vào việc chế tạo các thiết bị đo đạc, đến năm 1640 nhà bác học người Anh (Wild) đã chế tạo thành công máy đo góc có độ phóng đại ống kính 30x. Sau đó công nghệ chế tạo càng ngày càng được nâng cao hơn, và cho ra đời các máy đo có độ chính xác cao hơn gấp nhiều lần so với thế hệ đầu. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A36 Trong những năm gần đây, công nghệ điện tử phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng trong nhiều ngành kỹ thuật, trong đó có ngành trắc địa. Từ khi công nghệ điện tử được ứng dụng vào công nghệ chế tạo các thiết bị và dụng cụ đo, một số nước đã lần lượt cho ra đời các máy đo góc điện tử: T 100, T 1800, TM 1100, TM 1800, T 2002 (Thụy Sĩ), DT 5, DT 6 (Nhật)… các máy đo dài điện tử DI 1001, DI 1600, DI 2002 (Thụy Sĩ), EOK 2000 (Đức), Công ty 5 (Nga); các máy toàn đạc điện tử TC 605, TC 1800, TC 2002 (Thụy Sĩ), NTS662 II.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy toàn đạc điện tử Máy toàn đạc điện tử (TOTAL STATION) là thiết bị của ngành trắc địa, chuyên dùng để đo góc và đo cạnh. Về cấu trúc hình học của máy không có gì khác so với máy kinh vĩ quang cơ, nhưng nó đã được điện tử hóa trên tính năng của máy đã được nâng rất nhiều. Về cấu tạo máy gồm ba khối cơ bản như hình 6 Hình II-2.6 Khối 1: Khối đo dài điện tử Bộ phận đo dài quang điện (Electronic Distance Meter viết tắt là EDM) làm nhiệm vụ đo khoảng cách từ máy tới gương phản xạ. Các máy toàn điện tử hiện nay thường được trang bị một máy EDM có tầm hoạt động từ 2 - 4km, độ chính xác đo khoảng cách tùy thuộc từng loại máy, nhưng các máy thông dụng hiện nay thường cho phép đo khoảng cách với độ chính xác (3mm + 3.106D). Toàn bộ quá trình đo khoảng cách được thực hiện tự động, kết quả đo được hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng LCD. Máy đo xa điện quang EDM (1) Máy kinh vĩ hiện số DT (2) Các chương trình và các phần mềm tiện ích (3) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A37 Khối 2: Khối đo góc hiện số Bộ phận đo góc hiện số (Digital Theodolite viết tắt là DT). Máy có cấu tạo giống như máy kinh vĩ thông thường, chỉ khác là khi đo góc không phải thực hiện các thao tác như chập vạch đọc số hoặc đọc số trên thanh số mà số đọc tự động hiện lên màn hình của máy. Để thực hiện việc tự động hóa quá trình đọc số trên bàn độ người ta có thể sử dụng hai phương án: phương án mã hóa bàn độ và phương án xung. Các máy kinh vĩ sử dụng phương án mã hóa toàn bộ được gọi là máy kinh vĩ mã hóa (CODE THEODOLITE), còn các máy sử dụng phương án xung gọi là các máy loại xung. Trong các máy kinh vĩ dùng toàn bộ theo phương án mã hóa, thì các bàn độ ngang và bàn độ đứng không chia vạch như các máy thông thường. Phần ngoài của bàn độ (nơi khắc vạch của các máy thông thường) được chia thành các vòng đồng tâm (thường là 5 vòng) trên đó người ta vẽ các hình vuông trong suốt và không trong suốt theo một mã nhất định. Hình vuông trong suốt khi chiếu tia sáng đi qua sẽ cho chúng ta một tín hiệu (tương ứng số 1), còn hình vuông không trong suốt thì không cho tia sáng qua (tương ứng với số 0). Như vậy mỗi ô vuông cho chúng ta một đơn vị thông tin (1 bit). Bàn độ sử dụng trong các máy kinh vĩ mã hóa thường có dạng nha hình 7 . Hình :II-2.7 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A38 Đối với một bàn độ như vậy thì mỗi vị trí bàn độ sẽ tương ứng với một mã số nhất định, và để đọc số trong trường hợp này người ta thay du xích thông thường bằng một cửa sổ có bề rộng là 8 bít. Hình ảnh của bàn độ sẽ được dẫn tới bộ giải mã và số đọc sẽ được hiển thị trên màn hình của máy. Ưu điểm của phương pháp mã hóa bàn độ là có thể nâng cao độ phân giải của bàn độ để nâng cao độ chính xác đọc số. Việc này có thể thực hiện bằng cách tăng số vòng tròn (stack) trên bàn độ. Ví dụ nếu dùng 4 stack thì với mỗi mã có chiều dài là 8 bít, độ phân giải của màn hình là 10' (số đọc nhỏ nhất sẽ là 10'). Nếu tăng số từ 4 stack lên 5 stack thì độ phân giải của bàn độ đạt đến cấp giây (số đọc nhỏ nhất là 1''). Còn đối với các máy có bàn độ hoạt động theo phương án xung thì vùng khắc vạch của bàn độ được chia các vạch trong suốt và không trong suốt xen kẽ nhau, để khi chiếu một tia sáng hẹp qua vùng này chúng ta sẽ nhận được các xung. Các xung điện được dẫn đến bộ đếm xung, bộ đếm xung sẽ đếm và xác định được số lượng xung đã đi qua và so sánh với xung chuẩn để tính ra góc đo. Như vậy giá trị góc đo là hàm của số xung đếm được. Nếu gọi số xung đếm được là m, thì giá trị góc đo  = f(m). Các máy toàn đạc điện tử hiện nay đều được chế tạo theo phương pháp xung vì nó có ưu điểm là có độ chính xác cao, công nghệ chế tạo đơn giản, gọn nhẹ và tiêu tốn ít năng lượng điện. Khối 3: Khối xử lý số liệu Trong số này người ta cài các chương trình tiện ích để xử lý các bài toán trắc địa đơn giản như: cải chính khoảng cách nghiên về khoảng cách bằng, tính lượng hiệu chỉnh khoảng cách đo các yếu tố khí tượng, hiệu chỉnh do chiết quang và độ cong trái đất, tính chênh cao giữa hai điểm theo công thức thủy chuẩn lượng giác, chương trình tính toán giao hội nghịch v.v.. Ngoài ra máy còn có thể trao đổi trực tiếp với máy tính, hoặc thông qua sổ đo điện tử để trút số liệu đo từ máy vào máy tính, hoặc từ máy vào máy đo… Như vậy khi liên kết ba khối lại với nhau chúng ta được một máy đa chức năng rất linh hoạt có thể đo được các đại lượng rất nhanh chóng và đạt độ chính xác cao. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A39 II.3. Giới thiệu chung về máy Nts 662 II.3.1. Hình ảnh và các chi tiết bên ngoài Hình : II-2.8 Kính vật Định tâm quang học Màn hình Cần gạt hãm đế máy ống ngắm sơ bộ Khoá hãm ngang Vít vi động ngang ốc cân máy Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A40 II.3.2.Những yếu tố trong menu chính. Menu chính chứa đựng các yếu tố sau. Chọn menu bằng cách ấn các phím mềm từ (F1  F6). 6 5 4 3 2 1 1. Para - Chế độ đặt các tham số: các tham số vẫn được lưu giữ trong bộ nhớ khi đã tắt nguồn. 2. Adj - Chế độ hiệu chỉnh: chế độ này sử dụng để kiểm tra và hiệu chỉnh. - Điều chỉnh bù sai số hệ thống của máy. - Hiển thị giá trị sai số hệ thống của máy. - Đặt ngày và thời gian. - Đặt giá trị hằng số máy. 3. Comm - Chế độ truyền thông tin: chế độ này có những sử dụng sau: - Đặt truyền thông tin trong máy. - Nhập - xuất file số liệu. - Trút chương trình áp dụng 4. Mem - Chế độ quản lý bộ nhớ: chế độ này có những sử dụng sau: - Hiển thị các file trong bộ nhớ. - Bảo vệ - xoá - đổi tên - sao chép (copy) file. - Kích hoạt sự làm việc của card hoặc file. 5. Std - Chế độ đo chuẩn: chế độ này có những sử dụng sau: - Đo góc. - Đo cạnh. - Đo toạ độ. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A41 6. Prog - Chế độ chương trình " ứng dụng đo": chế độ này có những sử dụng sau: - Đặt góc định hướng cho hướng ngang. - Lưu giữ toạ độ ( Store_ NEZ) - Đo chênh cao gián tiếp. - Đo chiều dài gián tiếp. - Đo góc II.3.3. Tên gọi và chức năng của các phím mềm theo từng chế độ đo Chế độ đo Hiển thị Phím mềm Chức năng Đo góc SD F1 Chế độ đo chiều dài nghiêng HD F2 Chế độ đo chiều dài ngang NEZ F3 Chế độ đo toạ độ OSET F4 Đặt góc ngang về 0o00'00" HOLD F5 Gĩư giá trị góc ngang HSET F1 Nhập giá trị góc ngang R/L F2 Công tác chuyển đổi chiều tăng góc ngang W% F3 Công tác chuyển đổi góc đứng và độ dốc TILT F4 Vào chức năng bù nghiêng, nễu mở (ON), nhìn thấygiá trị hiệu chỉnh Đochiều dài nghiêng MEAS F1 Bắt đầu đo chiều dài nghiêng. Công tác chuyển đổi chếđộ đo liên tục/ lần đo (đơn) MODE F2 Đặt chế độ đo đuổi, thô hoặc chính xác VH F3 Chế độ đo góc HD F4 Chế độ đo chiều dài ngang NEZ F5 Chế độ đo toạ độ SA F1 Đặt chế độ âm thanh SO F2 Chế độ đo bố trí ra ngoài thực địa MEAN F3 Đặt số lần đo m/ft F4 Công tác chuyển đổi feet hoặc mét Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A42 Đo chiều dài ngang MEAS F1 Khởi động đo chiều dài ngang MODE F2 Đặt chế độ đo đuổi, thô hoặc chính xác VH F3 Chế độ đo góc SD F4 Chế độ đo chiều dài nghiêng NEZ F5 Chế độ đo toạ độ SA F1 Đặt chế độ âm thanh SO F2 Bố trí điểm ra ngoài thực địa MEAN F3 Đặt số lần đo m/ft F4 Công tác chuyển đổi feet hoặc mét Đo toạ độ MEAS F1 Bắt đầu đo toạ độ MODE F2 Đặt chế độ đo đuổi, thô hoặc chính xác VH F3 Chế độ đo góc SD F4 Chế độ đo chiều dài nghiêng HD F5 Chế độ chiều dài ngang SA F1 Đặt chế độ âm thanh HT F2 Nhập chiều cao máy/ gương MEAN F3 Đặt số lần đo m/ft F4 Công tác chuyển đổi feet hoặc mét SET F5 Nhập toạ độ điểm trạm máy II.3.4. Ký hiệu hiển thị trên màn hình của máy: Kí hiệu Nội dung ký hiệu Hiển thị Nội dung V Góc đứng * V% Độ dốc (%) (m) Đơn vị mét HR Góc ngang phải (f) Đơn vị feet HL Góc ngang trái F Chế độ đo chính xác HD Khoảng cách ngang C Chế độ đo thô (sơ bộ) VD Chênh cao T Chế độ đo liên tục SD Khoảng cách nghiêng R Đo lặp N Toạ độ X S Đo đơn E Toạ độ Y N Đo nhiều lần (n lần) Z Độ cao Z ppm Gía trị hiệu chỉnh do khí tượng psm Gía trị hằng số gương Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A43 II.3.5 Đo Offset cạnh - Sơ đồ đo offset cạnh A0 A1 Địa vật 1. ấn phím F6 từ chương trình menu tiếp trang của Program 2. ấn F4 offset F6 F4 Hình II-2.9 Khoảng cách offset Tram máy Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A44 3. ấn phím F6 để nhập cạnh Offset khi nào nhập xong ấn Enter 4. Ngắm gương ấn F1 (đo) bắt đầu đo (nếu sử dụng tiếp kiểu đo khi nào đo xong ấn F5) Khi đo xong kết quả sẽ hiện ra 5. Cạnh đứng và cạnh nghiêng từ gương đến điểm Ao sẽ hiện lên 6. ấn phím F2 (SD) chiều dài nghiêng từ gương đến điển Ao 7. ấn phím F3 (NEZ) toạ độ của điểm mục tiêu sẽ hiện lên màn hình. F6 F1 F2 F3 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A45 II.3.6 Đo offset góc - Sơ đồ đo offset góc 1) ấn phím phím F6 từ MENU có được trang tiếp của chương trình 2) ấn phím F4 để vào kiểu đo offset F6 F4 Hình II. 2.10điểm đứng máy Điểm cần xác định A1 O Điểm offset Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A46 3) ấn phím F1 góc ngang tự do F2 giữa góc ngang bắt đầu đo 4) ấn phím F1 (đo ) sử dụng kiểu đo ấn phím F5 5) bắt chuẩn điểm Ao bằng cách sử dụng chỉ đứng của ống kính và chỉ đứng của mục tiêu A0 6) Cạnh nghiêng đến điểm Ao sẽ hiện ra 7) ấn phím F2 ( SD ) chiều dài nghiêng sẽ hiện ra 8) ấn phím F3 ( NEZ ) chiều dài nghiêng sẽ hiện ra F1 Hoặc F2 F1 F2 F3 N E Z Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A47 II.3.6 Đo offset trụ - Sơ đồ đo offset trụ P3 1. ấn phím F6 từ chương trình menu có được trang tiếp theo của chương trình 2. ấn phím F4 có được màn hình offset menu ấn F3 bắt đầu kế hoạch do offset 4. Ngắm gương P1, ấn F1 (nếu sử dụng tiếp tục kiểu đo khi nào đo xong ấn F5 P1 F6 F4 F1 Hình II-2.11 Trạm máy P2 P0 P1 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A48 5. Đo điểm P2, P3 giống như cách trên P2 6. Máy đo tính được cắt và màn hình toạ độ và khoảng cách của mặt cắt P3 7. Ngắm chuẩn P0 khoảng cách sử dụng chỉ đứng và chỉ ngang. Cạnh nghiêng và cạnh đứng từ máy đến P0 sẽ hiện ra 8.Nếu xuất hiện độ dốc của cạnh ấn F2 9. ấn F3 (NEZ) để hiện toạ độ điểm mục tiêu F6 F6 F2 F2 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A49 CHƯƠNG III THựC NGHIệM III-1 MụC ĐíCH Và NộI DUNG THựC NGHIệM 1. Mục đích thực nghiệm Máy toàn đạc điện tử có mặt ở Việt Nam trong khoảng một vài năm trở lại đây Từ khi các loại thiết bị này ra đời thì các công tác ngoại nghiệp cũng như nội nghiệp của người trắc địa đã được tiến hành nhanh chóng đồng thời độ chính xác kết quả đo cũng tăng lên. Từ trước tới nay đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu, khảo sát về máy NTS662 Đề tài khảo sát về khả năng đo góc của máy NTS662 Đề tài khảo sát độ chính xác xác định toạ độ các điểm trạm đo, Đề tài khảo sát độ chính xác đo cạnh và độ chính xác của trị đo cạnh … Nhưng khảo sát về khả năng đo offset của máy thì chưa được quan tâm tới. Để làm sáng tỏ vấn đề này của máy NTS662 chúng tôi tiến hành khảo sát máy theo Đề tài có tên “ Khảo sát khả năng đo offset của máy toàn đạc điện tử NTS662 ” 2. Nội dung thực nghiệm Để khảo sát máy theo đề tài có tên như trên chúng tôi chọn và bố trí chọn bãi thực nghiệm và chúng tôi tiến hành đo thực nghiệm theo các nội dung sau: + Đo offset cạnh + Đo offset góc + Đo offset trụ Giả sử trong thực tế chúng ta gặp phải trường hợp như trong hình vẽ III-3.1 điểm địa vật đã bị che khuất bởi một địa vật khác Đo offset được sử dụng để giải quyết bài toán này. Đo offset được sử dụng đo chiều dài từ máy tới điểm cần xác định nơi mà không thể đặt gương được hoặc nơi nơi không thể nhìn thấy trực tiếp gương Vị trí cần các định là góc và cạnh tọa độ , cạnh nghiêng Nguyên lý của phương pháp này là áp dụng định lý pitago trong tam giác Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A50 vuông từ chiều dài cạnh góc vuông và cạnh huyền đo được thì tính ra được cạnh còn lại. III-2 Xây dựng và đo bố trí bãi thực ngiệm Xây dựng bãi thực nghiệm được bố trí như hình vẽ III-3.2 -chúng tôi chọn bãi thực nghiệm là đường bê tông thuộc xóm 17 xã cổ nhuế (phía trước mặt của trường đại học Mỏ Địa Chất ). Điểm địa vật cần xác định ( )được chọn dọc theo con đường như hình vẽ hình III-3.2 . Trên đường bê tông này chúng tôi chọn hai điểm , một điểm đứng máy A và một điểm dựng tiêu để lấy hướng B Trên hướng AB (hình III-3.2 ) lấy một điểm O cách điểm A khoảngcách là 162(m). ( khoảng cách này được đo 10 lần sau đó lấy trung bình là 162.488m ) Trạm máy Điểm đặt gương đo offset Điểm cần xác định Hình III-3.1 900 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A51 Tại điểm O Từ điểm O này dựng tiếp OC và OD vuông góc với hướng AB. Từ điểm O lần lượt đặt các đoạn có các khoảng cách 0.2 m , 0.5 m , 1.5 m … 10 m theo các hướng OA , OB , OC và OD. Tại các điểm này được đóng đinh để đánh dấu và dựng gương để đo offset cạnh , offset góc , offset trụ. Đặt máy toàn đạc điện tử NTS662 tại điểm A và đặt gương tại điểm O đo khoảng cách chính xác vị trí A đến O sau đó giả định toạ độ điểm đứng máy là 0 , 0 , 00 và phương vị cạnh AO là 00 00’ 00” và nhập vào máy đo. Như vậy toạ độ điểm AO sẽ là SAO , 0 , hAO . Tiếp theo đặt gương tại các điểm A1 ( SA1- A ), O, h(A-A1). Như vậy đã xây dựng xong bãi thực nghiệm. Sơ đồ III-3.2 Hình III-3.2 - (Sơ đồ bãi thực nghiệm )              900 Kí hiệu: - Là điểm offset Điểm đứng máy thứ 1 Điểm đứng máy thứ 2    O D A A1 C B Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A52 III.3 Đo đạc và tính toán thực nghiệm III.3.1.1 Đo đạc và tính toán thực nghiệm offset cạnh Trong máy NTS662 chương trình đo offset cạnh dùng để đo offset đối với những điểm nằm về phía xa máy hoặc gần máy , nhưng nằm trên hướng đo của máy , khi đó khoảng cách điểm cần xác định sẽ được tính theo công thức : S = Sđo - doffset Trong đó S là khoảng cách từ máy đến điểm cần xác định O Sđo là khoảng cách từ máy đến gương mà máy đo được Doffset là khoảng cách từ điểm đặt gương tới điểm O. Nếu điểm đặt gương ở xa máy thì giá trị này có giá trị là âm còn nếu ở phía gần máy so với điểm O thì có giá trị là dương. Sau khi đo xong chiều dài tiếp theo đoạn AO tiếp theo sẽ dựng tiêu tại điểm O để lấy hướng khi đo offset góc 1. Tiến hành đo đạc tại trạm máy theo hướng OA Và OB thao tác cụ thể như sau: - Cân bằng máy chính xác tại điểm A và khởi động máy - Dựng gương và cân bằng gương chính xác tại điểm offset là điểm (3) ở + ấn phím F1( program) + ấn phím F6( từ chương trình menu tiếp trang của program ) + ấn phím F4 offset + ấn phím F6 Để nhập cạnh offset khi nào nhập xong ấn Enter + Ngắm gương ấn F1 ( bắt đầu đo ) khi nào đo xong ấn F5 cạnh đứng và cạnh nghiêng từ gương đến điểm offset sẽ hiện ra . + ấn phím F2 . - Đọc số và nghi kết quả vào sổ đo Mỗi khoảng cách offset đo 5 lần nên có 5 giá trị Như vậy đã đo xong khoảng cách offset thứ nhất . Các số liệu đo của trạm máy được thống kê trong sổ đo offset cạnh của phần phụ lục 1 . Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A53 Các điểm khác, cũng được tiến hành tương tự. Số liệu đo cũng được trong phụ lục 1 Hình III-3.3        Trạm máyA B O 1 2 3 1’ 2’ 3’ Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A54 2. Tính toán Ký hiệu i là độ lệch giữa trị đo trực tiếp ( Stt ) và trị đo offset ( S0 ) công thức chung để tính để tính độ lệch cho tất cả các bảng , và các khoảng cách offset đó là : i = S0 - Stt ( i – là số lần đo i = 1,2 … 5 ) Ví dụ đối với vị trí đứng máy khoảng cách offset là L1 = 0.2 m thì độ lệch này là : i = S0 - Stt =162.488 – 162.490 = 2 mm các độ lệch khác cũng được tính tương tự . các kết quả đo được tính trong bảng 3.1 đến 3.4 Bảng 3.1 : Chênh lệch giữa khoảng cách đo trực tiếp và khoảng cách đo offset theo hướng OA Khoảng cách offset L1= 0.2 m Khoảng cách offset L2 = 0.5 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.490 162.488 +2.0 1 162.489 162.488 +1.0 2 162.489 162.488 +1.0 2 162.490 162.488 +2.0 3 162.489 162.488 +1.0 3 162.490 162.488 +2.0 4 162.489 162.488 +1.0 4 162.490 162.488 +2.0 5 162.488 162.488 0.0 5 162.490 162.488 +1.0 Khoảng cách offset L3 = 1.0 m Khoảng cách offset L4 = 1.5 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.489 162.488 +1.0 1 162.488 162.488 0.0 2 162.488 162.488 +0.0 2 162.488 162.488 0.0 3 162.489 162.488 +1.0 3 162.489 162.488 +1.0 4 162.488 162.488 0.0 4 162.488 162.488 0.0 5 162.487 162.488 -1.0 5 162.488 162.488 0.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A55 Khoảng cách offset L5 = 2.5 m Khoảng cách offset=L6 =4.0 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.489 162.488 +1.0 1 162.486 162.488 -2.0 2 162.488 162.488 0.0 2 162.488 162.488 0.0 3 162.489 162.488 +1.0 3 162.489 162.488 +1.00 4 162.489 162.488 +1.0 4 162.488 162.488 0.0 5 162.489 162.488 +2.0 5 162.486 162.488 -2.0 Khoảng cách offset L7 = 6.0 m Khoảng cách offset L8 =10 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 182.484 162.488 -4.0 1 162.486 162.488 -2.0 2 162.484 162.488 -4.0 2 162.485 162.488 -3.0 3 162.485 162.488 -3.0 3 162.486 162.488 -2.0 4 162.485 162.488 -3.0 4 162.485 162.488 -3.0 5 162.486 162.488 -2.0 5 162.486 162.488 -2.0 Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng cách offset theo hướng OA 1 2 1 2  i (cm) L i(m)3 4 5 6 7 8 9 10 Ký hiệu iLkMax - là độ lệch lớn nhất giữa trị đo trực tiếp và trị đo offset khi vị trí điểm offset chuẩn : Li – là khoảng cách offset ( i = 1….8 ) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A56 K - là vị trí đứng máy (K = 1) Trục L là khoảng cách offset Trục  1là khoảng sai lệch giữa trị đo offset và trị đo trực tiếp Nhìn vào đồ thị chúng ta thấy ở vị trí offset theo hướng OA này thì sự chênh lệch giữa trị đo trực tiếp và trị đo offset khá nhỏ độ chênh lệch lớn khi khoảng cách offset lớn nhất cụ thể : + Đối với khoảng cách L1 = 0.2 (m) thì 1LkMax = Stt - S0 = 2 ( mm) + Đối với khoảng cách offset L7 = 4 (m) thì 7LkMax = 4 mm + Đối với khoảng cách offset L8 = 10 (m) thi 8LkMax = 3 mm Nhưng các chênh lệch trên là không đáng kể đối với việc đo chi tiết xác định vị trí của các điểm địa vật kể cả đối với bản đồ tỷ lệ lớn. Bảng 3.2: Chênh lệch khoảng cách đo trực tiếp và khoảng cách đo offset theo hướng OB Khoảng cách offset L1 = 0.2 m Khoảng cách offset L2 = 0.5 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.490 162.488 +2.0 1 162.487 162.488 -1.0 2 162.489 162.488 +1.0 2 162.490 162.488 +1.0 3 162.489 162.488 +1.0 3 162.490 162.488 +2.0 4 162.490 162.488 +2.0 4 162.490 162.488 +2.0 5 162.490 162.488 +2.0 5 162.489 162.488 +1.0 Khoảng cách offset L3 = 1.0 m Khoảng cách offset L4 = 1.5 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.487 162.488 -1.0 1 162.487 162.488 -1.0 2 162.488 162.488 0.0 2 162.487 162.488 -1.0 3 162.488 162.488 0.0 3 162.486 162.488 -2.0 4 162.488 162.488 0.0 4 162.489 162.488 +1.0 5 162.488 162.488 0.0 5 162.487 162.488 -1.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A57 Khoảng cách offset L5 = 2.5 m Khoảng cách offset L6 = 4.0 m STT Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) STT Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.490 162.488 +1.0 1 162.490 162.488 +2.0 2 162.490 162.488 +2.0 2 162.486 162.488 -2.0 3 162.491 162.488 +3.0 3 162.488 162.488 0.0 4 162.490 162.488 +2.0 4 162.487 162.488 -1.0 5 162.490 162.488 +2.0 5 162.487 162.488 -1.0 Khoảng cách offset L7 = 6.0 m Khoảng cách offset L8 = 10.0 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.486 162.488 -2.0 1 162.487 162.488 -1.0 2 162.486 162.488 -2.0 2 162.487 162.488 -1.0 3 162.487 162.488 -1.0 3 162.485 162.488 -3.0 4 162.487 162.488 -1.0 4 162.485 162.488 -3.0 5 162.487 162.488 -1.0 5 162.486 162.488 -2.0 Khoảng cách offset L9 = 15.0 m Khoảng cách offset L10 = 20.0 m Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) Stt Trị đo offset (m) Trị đo Trực tiếp (m)  1 (mm) 1 162.486 162.488 -2.0 1 162.484 162.488 -4.0 2 162.486 162.488 -2.0 2 162.484 162.488 -4.0 3 162.485 162.488 -3.0 3 162.485 162.488 -3.0 4 162.486 162.488 -2.0 4 162.484 162.488 -4.0 5 162.486 162.488 -2.0 5 162.484 162.488 -4.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A58 Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng cách offset theo hướng OB 1 2 1 2 i (cm) Li(m)3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Từ các kết quả tính toán ở bảng trên cho thấy các chênh lệch giữa trị đo trực tiếp với các trị đo offset của hướng OB cũng có kết quả tương tự như hướng OA Như vậy chênh lệch giữa trị đo trực tiếp và trị đo offset là không đáng kể , và hoàn toàn có thể dùng phương pháp đo offset cạnh để xác định các điểm địa vật đối với mọi tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ. III-3-2. Đo đạc và tính toán offset góc -Sơ đồ đo offset góc điểm đứngmáy Điểm cần xác định Điểm offset A1 0 Hình III- 3.4 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A59 Bố trí thực nghiệm chúng tôi tiến hành bố trí sơ đồ giống như phần đo offset cạnh cùng khoảng cách là 162 (m) đo theo hai hướng là hướng OD và OC theo sơ đồ III -3.5 Hình III-3.5 1. Tiến hành Đo đạc tại trạm máy theo hai hướng OD và OC - Tiến hành đo offset tại trạm máy thao tác cụ thể như sau : - Cân bằng máy chính xác và khởi động máy - Dựng gương và cân gưong chính xác tại điểm offset là 1 (theo hướng OD) - Dựng tiêu ngắm ở điểm O - ấn phím F6 từ MENU - ấn phím F4 để vào kiểu đo offset - ấn phím F1 góc ngang tự do F2 giữa góc ngang bắt đầu đo - ấn phím F1 ( đo ) - Bắt chuẩn điểm O bằng cách sử dụng ốc vi động ngang đưa chỉ đứng của ống kính trùng với tiêu ở O. - ấn phím F2 ( SD ) chiều dài nghiêng từ máy đến điểm O sẽ hiện ra - ấn phím F3 ( NEZ ) toạ độ của điểm O sẽ hiển thị     900 Điểm đứng máy    O D 1’ 2 3 412’3’4’ A C Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A60 Mỗi khoảng cách offset được đo 5 lần nên có 5 giá trị Các số liệu đo được thống kê ở phần phụ lục 2 3.Tính toán chúng tôi tiến hành tính toán theo công thức sau: ix  = Xđo - XTT iy  = Yđo - YTT ix  là chênh lệch giữa toạ độ Xđo đo offset của điểm O và toạ độ Xtt đo trực tiếp của điểm nó. iy  là chênh lệch giữa toạ độ Yđo đo offset của điểm O và toạ độ Ytt của nó. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A61 Bảng so sánh toạ độ offset với toạ độ gốc của điểm O Bảng 3.2.1: Chênh lệch giữa toạ độ đo trực tiếp và toạ độ đo offset của điểm O khi đo theo hướng OD Khoảng cách offset L = 0.2 (m) Khoảng cách offset L = 0.2 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo(m) XO(m)  x(mm) YĐo(m) YO (m)  y(mm) 1 162.492 162.488 +4.0 1 -0.008 0.000 -8.0 2 162.493 162.488 +5.0 2 -0.009 0.000 -9.0 3 162.493 162.488 +5.0 3 0.005 0.000 5.0 4 162.490 162.488 +2.0 4 0.010 0.000 10 5 162.491 162.488 +3.0 5 0.005 0.000 5.0 Khoảng cách offset L = 0.5 (m) Khoảng cách offset L = 0.5 (m) Toạ độ X Toạ độ Y XĐo(m) XO (m)  x(mm) yĐo(m) YO (m)  y(mm) 1 162.483 162.488 -5.0 1 0.012 0.000 12 2 162.482 162.488 -6.0 2 0.006 0.000 6.0 3 162.482 162.488 -6.0 3 -0.005 0.000 -5.0 4 162.482 162.488 -6.0 4 0.002 0.000 2.0 5 162.484 162.488 -4.0 5 0.005 0.000 5.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A62 Bảng so sánh toạ độ đo offset với toạ độ gốc của điểm O Khoảng cách offset L = 1.5 (m) Khoảng cách offset L = 1.5 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo(m) XO(m)  x(mm) YĐo(m) YO(m)  y(mm) 1 162.494 162.488 +6.0 1 -0.001 0.000 -1.0 2 162.494 162.488 +6.0 2 0.002 0.000 2.0 3 162.493 162.488 +5.0 3 0.009 0.000 9.0 4 162.493 162.488 +5.0 4 0.009 0.000 9.0 5 162.494 162.488 +6.0 5 0.007 0.000 7.0 Khoảng cách offset L = 2.5 (m) Khoảng cách offset L = 2.5 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo(m) XO(m)  x(mm) YĐo(m) YO(m)  y(mm) 1 162.718 162.488 +23 1 0.008 0.000 8.0 2 162.718 162.488 +23 2 0.002 0.000 2.0 3 162.718 162.488 +23 3 0.006 0.000 6.0 4 162.718 162.488 +23 4 0.006 0.000 6.0 5 162.717 162.488 +22 5 -0.011 0.000 -11 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng các offset với toạ độ gốc của điểm O  x ( c m ) L i( m )1 2 3 1 2 3 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A63 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng các offset với toạ độ gốc của điểm O  y ( c m ) L i( m )1 2 3 1 2 3 Từ các kết quả so sánh giữa toạ độ điểm O đo trực tiếp và toạ độ đo offset góc cho thấy : Khi khoảng cách offset (L) càng lớn thì chênh lệch giữa toạ độ đo offset càng lớn. Cũng từ hai đồ thị trên cho thấy Đối với toạ độ X thì độ lệc ix bị ảnh hưởng trực tiếp của chiều dài đo ( cạnh huyền của tam giác ) Còn đối với toạ độ Y thì ảnh hưởng của nó chủ yếu là do sai số ngắm chuẩn của tiêu ngắm tại điểm O Nếu sử dụng phương pháp đo offset góc để xác định các điểm địa vật khi đo vẽ bản đồ có tỷ lệ lớn hơn 1: 2000 thì khoảng cách offset không được vượt quá 2.5 m ( L < 2.5 m ). Còn khi đo vẽ bản đồ có tỷ lệ 1 : 500 thì khoảng cách offset không được lớn hơn 6 m. (L = ≤ 6.0 m ) Bảng so sánh toạ độ đo offset với toạ độ gốc của điểm O Bảng 3.2.2: Chênh lệch giữa toạ độ đo trực tiếp và toạ độ đo offset của điểm O khi đo theo hướng OC Khoảng cách offset L = 0.2 (m) Khoảng cách offset L = 0.2 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo(m) XO(m)  x(mm) YĐo(m) YO(m)  y(mm) 1 162.493 162.488 +5.0 1 -0.009 0.000 -9.0 2 162.492 162.488 +4.0 2 -0.008 0.000 -8.0 3 162.492 162.488 +4.0 3 -0.009 0.000 -9.0 4 162.492 162.488 +4.0 4 0.000 0.000 0.0 5 162.492 162.488 +4.0 5 -0.005 0.000 -5.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A64 Khoảng cách offset L = 0.5 (m) Khoảng cách offset L = 0.5 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo (m) XO (m)  x(mm) YĐo (m) YO (m)  y(mm) 1 162.493 162.488 +5.0 1 -0.006 0.000 -6.0 2 162.492 162.488 +4.0 2 -0.004 0.000 -4.0 3 162.493 162.488 +5.0 3 -0.003 0.000 -3.0 4 162.493 162.488 +5.0 4 0.002 0.000 2.0 5 162.493 162.488 +5.0 5 0.000 0.000 0.0 Khoảng cách offset L = 1.0 (m) Khoảng cách offset L = 1.0 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo (m) XO (m)  x(mm) YĐo (m) YO (m)  y(mm) 1 162.495 162.488 +7.0 1 -0.006 0.000 -6.0 2 162.494 162.488 +6.0 2 -0.012 0.000 -12 3 162.495 162.488 +7.0 3 -0.006 0.000 -6.0 4 162.495 162.488 +7.0 4 -0.002 0.000 -2.0 5 162.494 162.488 +6.0 5 -0.008 0.000 -8.0 Bảng so sánh toạ độ đo offset với toạ độ gốc của điểm O Khoảng cách offset L =1.5 (m) Khoảng cách offset L = 1.5 (m) Stt Toạ độ X Stt Toạ độ Y XĐo (m) XO (m)  x(mm) YĐo (m) YO (m)  y(mm) 1 162.500 162.488 +12 1 -0.012 0.000 -12 2 162.499 162.488 +11 2 -0.008 0.000 -8.0 3 162.500 162.488 +12 3 -0.007 0.000 -7.0 4 162.498 162.488 +10 4 -0.009 0.000 -9.0 5 162.500 162.488 +12 5 -0.0013 0.000 -13 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng các offset với toạ độ gốc của điểm O Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A65  x ( c m ) L i( m )1 2 1 2 3 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng các offset với toạ độ gốc của điểm O  y ( c m ) L i( m )1 2 1 2 3 Từ các kết quả tính toán và vẽ đồ thị cho thấy: Các kết quả tính toán và đo đạc cũng giống như hướng OD. Như vậy cả hai trường hợp khảo sát cho thấy các sai lệch giữa toạ độ đo offset và toạ độ đo trực tiếp là không đáng kể. Như vậy hoàn toàn có thể dùng phương pháp đo offset góc để xác định toạ độ các điểm địa vật phục vụ cho đo vẽ bản đồ các tỷ lệ lớn. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A66 III.3.3 Đo đạc và tính toán offset trụ . - Sơ đồ đo offset trụ P2 P0 P3 P1 Điểm đứng máy Hình 3.3 1. Bố trí thực nghiệm chúng tôi chọn bãi thực nghiệm cùng vị trí nhưng khoảng cách đứng máy khác nhau và địa điểm và cùng sơ đồ phần offset cạnh và offset góc nhưng khoảng cách khác nhau Tại vị trí đứng máy thứ 1 khoảng cách là 82 (m) vị trí đứng máy thứ 2 là 60 (m) .( khoảng cách 2 trạm máy này được đo 15 lần sau đó lấy trung bình là ( 80.032m ) và trạm máy 2 là (60.622m). - Cách bố trí chúng tôi cũng bố trí như phần offset cạnh để bố trí các khoảng cách 2.2 Tiến hành đo đạc tại trạm máy 1 - Chúng tôi chọn hai vị trí đứng máy để tiến hành đo offset Tiến hành đo offset : thao tác cụ thể tại trạm máy 1 như sau - cân bằng máy chính xác và khởi động máy - Dựng gương và cân gương chính xác - ấn phím F6 từ menu có được trang tiếp của chương trình - ấn phím F4 có được màn hình offset ấn F3 bắt đầu kế hoạch đo offset - Ngắm gương P1 ấn F1 đo - Đo điểm P2 P3 giống như cách trên - Máy đo tính được toạ độ và khoảng cách mặt cắt Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A67 - Ngắm chuẩn P0 khi đó cạnh nghiêng và chênh cao từ máy đến P0 sẽ hiện ra - Đọc số và ghi vào sổ đo Mỗi khoảng cách được đo 5 lần nên có 5 giá trị Như vậy đã tiến hành đo xong khoảng cách offset thứ nhất , trạm máy 1 Đối với trạm máy thứ 2 cũng được tiến hành tương tự Các số liệu đo của cả hai trạm máy được thống kê trong sổ đo offset trụ của phần phụ lục 3 2.3. Tính toán Ký hiệu i là độ lệch giữa trị đo trực tiếp ( Stt ) và trị đo offset ( S0 ) chúng ta có công thức : i = Stt - S0 ( i – là số lần đo i = 1,2 … 5 ) Đối với vị trí đứng máy thứ 1 khoảng cách offset là L1 = 0.2 m thì độ lệch này là : i = 82.033 – 82.032 = 1 mm Đối với vị trí đứng máy thứ 2 khoảng cách offset L = 0.2 m thì i = 60.623 – 60.622 = 1 mm các độ lệch khác cũng được tính tương tự Sai lệch trị đo offset so với trị đo trực tiếp trạm máy 1 (Vị trí đứng máy thứ 1 ) Bảng 3.3.1 Khoảng cách offset L1= 0.2 m Khoảng cách offset L2= 0.5 m Khoảng cách offset L3= 1.5 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) 1 82.033 82.032 +1.0 1 82.033 82.032 +1.0 1 82.034 82.032 +2.0 2 82.032 82.032 0.0 2 82.033 82.032 +1.0 2 82.033 82.032 +1.0 3 82.032 82.032 0.0 3 82.032 82.032 0.0 3 82.033 82.032 +1.0 4 82.033 82.032 +1.0 4 82.031 82.032 -1.0 4 82.032 82.032 0.0 5 82.032 82.032 0.0 5 82.031 82.032 -1.0 5 82.034 82.032 +2.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A68 Khoảng cách offset L4= 2.0 m Khoảng cách offset L5= 2.5 m Khoảng cách offset L6= 3.0 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) 1 82.031 82.032 -1.0 1 82.033 82.032 +1.0 1 82.034 82.032 +2.0 2 82.031 82.032 -1.0 2 82.032 82.032 0.0 2 82.031 82.032 +1.0 3 82.031 82.032 -1.0 3 82.033 82.032 +1.0 3 82.031 82.032 -1.0 4 82.033 82.032 +1.0 4 82..033 82.032 +1.0 4 82.033 82.032 +1.0 5 82.032 82.032 0.0 5 82.033 82.032 +1.0 5 82.032 82.032 0.0 Khoảng cách offset L7= 5.0 m Khoảng cách offset L8= 7.0 m Khoảng cách offset L9= 9.0 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) 1 82.031 82.032 -1.0 1 82.035 82.032 +3.0 1 82.034 82.032 +2.0 2 82.032 82.032 0.0 2 82.034 82.032 +2.0 2 82.034 82.032 +2.0 3 82.033 82.032 +1.0 3 82.034 82.032 +3.0 3 82.035 82.032 +3.0 4 82.033 82.032 +1.0 4 82.034 82.032 +2.0 4 82.034 82.032 +2.0 5 82.033 82.032 +1.0 5 82.035 82.032 +3.0 5 82.035 82.032 +3.0 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng cách offset ( vị trí đứng máy thứ 1 ) 1 2 1 2  i (cm ) L i(m )3 4 5 6 7 8 9 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A69 Ký hiệu i - là độ lệch lớn nhất giữa trị đo offset và trị đo offset Li – là khoảng cách offset L = (1…9 ) K – là vị trí đứng máy (K = 2) Nhìn vào đồ thị chúng ta thấy sự sai lệch giữa trị đo offset và trị đo trực tiếp khá nhỏ khoảng cách offset càng lớn thi độ sai lệch cũng tăng lên nhưng không đấng kể . Nhìn vào đồ thị ta thấy khoảng sai lệch lớn nhất giữa trị đo offset và trị đo trực tiếp là 3 mm cụ thể là : + Đối với khoảng cách offset lớn nhất L9 = 9.0 (m ) thì 6LkMax = 3 mm Sai lệch giữa trị đo offset với trị đo trực tiếp (vị trí đứng máy thứ 2) Bảng 3.3.2 Khoảng cách offset L1= 0.2 m Khoảng cách offset L2= 0.5 m Khoảng cách offset L3= 1.5 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) 1 60.623 60.622 +1.0 1 60.623 60.622 +1.0 1 60.624 60.622 +2.0 2 60.622 60.622 0.0 2 60.622 60.622 0.0 2 60.622 60.622 0.0 3 60.622 60.622 0.0 3 60.621 60.622 -1.0 3 60.623 60.622 +1.0 4 60.622 60.622 0.0 4 60.623 60.622 +1.0 4 60.623 60.622 +1.0 5 60.623 60.622 +1.0 5 60.622 60.622 0.0 5 60.624 60.622 +2.0 Khoảng cách offset L4= 2.0 m Khoảng cách offset L5= 2.5 m Khoảng cách offset L6= 3.0 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1 (mm) 1 60.623 60.622 +1.0 1 60.624 60.622 +2.0 1 60.624 60.622 +2.0 2 60.624 60.622 +2.0 2 60.624 60.622 +2.0 2 60.624 60.622 +2.0 3 60.623 60.622 +1.0 3 60.624 60.622 +2.0 3 60.623 60.622 +1.0 4 60.624 60.622 +2.0 4 60.623 60.622 +1.0 4 60.624 60.622 +2.0 5 60.624 60.622 +2.0 5 60.623 60.622 +1.0 5 60.623 60.622 +1.0 Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A70 Khoảng cách offset L7= 5.0 m Khoảng cách offset L8= 7.0 m Khoảng cách offset L9= 9.0 m stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1(mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1(mm) stt Trị đo offset (m ) Trị đo trực tiếp (m)  1(mm) 1 60.623 60.622 +1.0 1 60.622 60.622 0.0 1 60.626 60.622 +4.0 2 60.622 60.622 0.0 2 60.623 60.622 +1.0 2 60.625 60.622 +3.0 3 60.623 60.622 +1.0 3 60.624 60.622 +2.0 3 60.626 60.622 +4.0 4 60.624 60.622 2.0 4 60.624 60.622 +2.0 4 60.624 60.622 +2.0 5 60.623 60.622 +1.0 5 60.623 60.622 +1.0 5 60.626 60.622 +4.0 - Đồ thị Quan hệ giữa độ lệch  và khoảng cách offset ( vị trí đứng máy thứ 2 ) 1 2 1 2  i (cm) L i(m)3 4 5 6 7 8 9 Ký hiệu i - là độ lệch lớn nhất giữa trị đo offset và trị đo offset Li – là khoảng cách offset L = (1…9 ) K – là vị trí đứng máy (K = 2) Nhìn vào đồ thị chúng ta nhận thấy ở vị trí đứng máy thứ hai này thì trị đo offset và trị đo trực tiếp lệch nhau không đáng kể chênh lệch lớn nhất là 3 mm Như vậy ta có thể kết luận đựơc rằng loại máy NTS662 này có thể đo offset trụ với độ chính xác cao. + Đối với khoảng cách offset lớn nhất L9 = 9.0 (m ) thì 6LkMax = 4 mm Từ kết quả tính toán ở các bảng trên cho thấy phương pháp đo offset trụ cho độ chính xác khá cao ( Max = 4 mm ) với kết quả này thì hoàn toàn có thể dùng phương pháp đo offset trụ để xác định toạ độ các địavật như cột điện , cây … khi đo vẽ các loại bản đồ có tỷ lệ lớn và cực lớn ( 1 : 100 , 1: 200 , 1 : 500 ..) Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A71 Kết Luận và kiến nghị Kết Luận Trên cơ sở những nội dung đã trình bày chúng tôi tổng hợp các kết quả chính của đồ án như sau : 1. Đã nghiên cứu tìm hiểu về các phương pháp đo dài trong trắc địa trên cơ sở đi sâu tìm hiểu về các thiết bị sử dụng trong đo dài ở việt nam. 2. Đi sâu tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của máy Toàn Đạc Điện Tử NTS662, và từ đó vận hành đo theo các chương trình tiện ích của máy. 3. Đã tiến hành khảo sát offset cạnh , offset góc , offset trụ kết quả khảo sát cho thấy: a). Đối với đo offset cạnh : Máy toàn đạc điện tử NTS662 cho phép đo cạnh theo hai hướng lại gần máy và ra xa máy. Kết quả khảo sát qua hai hướng này đều cho độ chính xác rất cao nó chỉ khoảng cỡ vài mm ( phụ thuộc vào sai số đo khoảng cách offset ) b). Đối với đo offset góc : Máy NTS662 cho phép đo offset góc khi các điểm đặt gương đo offset bên trái và bên phải máy. Từ các kết quả đo cho thấy kết quả đo offset góc phụ thuộc chủ yếu vào việc xác định chiều dài từ máy đến điểm đặt gương đo offset. Như vậy nếu cạnh huyền của tam giác của tam giác vuông càng khác xa cạnh góc vuông thì toạ độ của điểm cần xác định càng sai lệch. Cũng từ các kết quả khảo sát trên cho thấy khi đo offset góc xác định toạ độ của các điểm phục vụ cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 200 và lớn hơn thì khoảng cách đo offset không quá 2.5 (m ). c). Đối với đo offset trụ : Máy NTS662 cho phép sử dụng đo offset trụ cho độ chính xác rất cao. Từ các kết quả khảo sát trên cho thấy có thể sử dụng phương pháp để xác định các điểm địa vật cho tất cả các loại tỷ lệ bản đồ. Vì độ lệch giữa toạ độ đo offset và toạ độ đo trực tiếp chỉ lệch nhau cỡ mm. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Th.S. Vũ Trung Rụy và các thầy cô giáo trong khoa trắc địa cao cấp để bản đồ án của em được hoàn thành. Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A72 Kiến nghị Do khảo nghiệm của chúng tôi chưa rộng khắp và toàn diện nên kết quả còn chưa được đầy đủ để kết luận về chủng loại máy này. Vậy chúng tôi đề nghị nên tiếp tục khảo sát góc cạnh và trụ theo chương trình đo offset theo nhiều dạng khác nhau Để có thể kết luận chắc và chính xác hơn về xác định đo offset của máy NTS662 Đồng thời chúng ta nên tận dụng triệt để chương tiện ích của máy về quy trình đo offset góc, offset cạnh, offset trụ và chiều dài của của đối tượng có địa hình phức tạp . Trường Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A73 tài liệu tham khảo 1 . Đề tài nghiên cứu thiết bị công nghệ mới thiết bị công nghệ mới trong công tác Trắc địa Mỏ ( Đại Học Mỏ - Địa Chất 1997 ) TS. Đặng Nam Chinh 2. ứng dụng kĩ thuật điện điện tử trong trắc địa Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất 1997 TS. Đào Quang Hiếu TS. Ngô Văn Hợi 3. Xây dựng Lưới TS. Dương Vân Phong 4. Trắc địa cơ sở TS. Đinh Công Hoà TS. TS. Đào Quang Hiếu