Đồ án Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và ứng dụng trong xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K481 mục lục Trang Mục lục ............................................................................................................................................ 1 Chương 1 - tổng quan về công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình ...................................................... 4 1.1 Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình ....................... 4 1.2 Lưới khống chế dùng trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình .... 10 1.3 Các phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang ............................................. 18 1.4 Thực trạng chuyển dịch và biến dạng công trình ở nước ta hiên nay...... 27 Chương 2 - Khảo sát phương pháp bình sai lưới tự do ............ 32 2.1 Khái niệm về lưới trắc địa tự do .............................................................................. 32 2.2 Phép chuyển đổi toạ độ Helmert và định vị mạng lưới trắc địa tự do ......... 37 2.3 Một số tính chất về kết quả bình sai lưới tự do ............................................... 42 Chương 3 - ứng dụng bình sai lưới tự do trong xử lý lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình ......... 45 3.1 Tính toán xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang ....................... 45 3.2 Thuật toán xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang ..................... 46 3.3 Sơ đồ khối và quy trình xử lý lưới quan trắc chuyển dịch ngang ......... 52 3.4 Lập trình ứng dụng .......................................................................................................... 55 3.5 Tính toán thực nghiệm .................................................................................................. 69 phụ lục 1.......................................................................................................................................... 72 phụ lục 2.......................................................................................................................................... 81 phụ lục 3.......................................................................................................................................... 83 Tài liệu tham khảo ............................................................................................................ 88 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K482 Mở đầu Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, Nhà nước cùng với các nhà đầu tư trong và ngoài nước đã và đang đầu tư xây dựng rất nhiều công trình lớn có quy mô hiện đại như: nhà máy xi măng, các công trình nhà cao tầng, nhà máy thuỷ điện, các công trình cầu… Để thi công được các công trình này đều phải tiến hành công tác trắc địa. Một trong những công tác quan trọng được tiến hành ngay từ khi đặt nền móng công trình và được thực hiện trong suốt quá trình khai thác sử dụng và vận hành công trình đó chính là công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Các kết quả quan trắc biến dạng cho phép đánh giá mức độ ổn định và an toàn của công trình giúp cho người chủ quản có kế hoạch tu tạo, bảo dưỡng và ngăn chặn những hậu quả xấu có thể xảy ra đối với công trình. Ngày nay, với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất kết hợp với việc tổ chức và áp dụng các quy trình quan trắc hợp lý, độ chính xác của các trị đo đã được nâng cao đáng kể. Nhưng do lưới quan trắc biến dạng công trình là một mạng lưới đặc thù, đòi hỏi độ chính xác rất cao, do đó bên cạnh độ chính xác các kết quả quan trắc được nâng cao thì việc áp dụng các quy trình và phương pháp xử lý phù hợp với bản chất của của mạng lưới quan trắc biến dạng là rất cần thiết, nhằm nâng cao chất lượng của công tác xử lý số liệu. Nhận thức được tầm quan trọng của phương pháp xử lý số liệu đối với lưới quan trắc biến dạng công trình nên khi được giao đồ án tốt nghiệp tôi đã chọn đề tài: “ Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và ứng dụng trong xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình”. Nội dung của đồ án gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan về công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình Chương 2: Khảo sát phương pháp bình sai lưới tự do Chương 3: ứng dụng phương pháp bình sai lưới tự do trong xử lý lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K483 Do trình độ còn hạn chế về trình độ nên cuốn đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy, Cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để cuốn đồ án được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Thầy, Cô trong khoa Trắc địa cùng các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của Thầy TS. Nguyễn Quang Phúc trong suốt quá trình làm đồ án. Hà Nội, tháng 6 năm 2008 Sinh viên: Phùng Xuân Thuỳ Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K484 Chương 1 Tổng quan về công tác quan trắc Chuyển dịch biến dạng công trình 1.1. khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình 1.1.1. Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình 1.1.1.1. Chuyển dịch công trình Chuyển dịch công trình trong không gian là sự thay đổi vị trí công trình theo thời gian và được phân biệt thành hai loại: chuyển dịch theo phương thẳng đứng và chuyển dịch trong mặt phẳng ngang. Chuyển dịch theo phương thẳng đứng được gọi là độ trồi lún (nếu chuyển dịch theo hướng xuống dưới thì gọi là lún, hướng lên trên gọi là trồi). Chuyển dịch công trình trong mặt phẳng nằm ngang gọi là chuyển dịch ngang. 1.1.1.2. Biến dạng công trình Biến dạng công trình là sự thay đổi mối tương quan hình học của công trình ở quy mô tổng thể hoặc ở các kết cấu thành phần. Biến dạng xảy ra do chuyển dịch không đều giữa các bộ phận công trình, các biến dạng thường gặp là hiện tượng cong, vặn xoắn, rạn nứt của công trình. Nếu công trình bị chuyển dịch, biến dạng vượt quá giới hạn cho phép thì không những gây trở ngại cho quá trình khai thác sử dụng mà có thể dẫn đến các sự cố hư hỏng, đổ vỡ và phá huỷ một phần hoặc toàn bộ công trình. 1.1.2. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình Các công trình bị chuyển dịch biến dạng là do tác động của hai loại yếu tố chủ yếu: - Yếu tố tự nhiên - Yếu tố nhân tạo Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K485 1.1.2.1. Tác động của các yếu tố tự nhiên Tác động của các yếu tố tự nhiên do các nguyên nhân sau: - Khả năng lún, trượt của lớp đất đá dưới nền móng công trình và các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khác. - Sự co giãn của đất đá - Sự thay đổi của các điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm, và mực nước ngầm 1.1.2.2. Tác động của các yếu tố nhân tạo Tác động của các yếu tố nhân tạo bao gồm: - ảnh hưởng của trọng tải bản thân công trình - Sự thay đổi các tính chất cơ lý đất đá do việc quy hoặch cấp thoát nước. - Sự sai lệch trong khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn. - Sự suy yếu của nền móng công trình do thi công các công trình ngầm dưới công trình. - Sự thay đổi áp lực ngang lên nền móng công trình do xây dựng các công trình khác ở gần. - Sự rung động của nền móng công trình do vận hành máy móc và hoạt động của các phương tiện giao thông. 1.1.3. Các tham số đặc trưng cho quá trình chuyển dịch ngang công trình a. Chuyển dịch ngang tuyệt đối của một điểm ( qi ) Là đoạn thẳng từ vị trí ban đầu của điểm đó đến vị trí tại thời điểm quan trắc (tính trong mặt phẳng ngang): 2 2 )()( 00 iijiiji yyxxq  (1.1) Trong đó: (xij, yij) là toạ độ (xét trong mặt phẳng ngang) của điểm thứ i trong chu kỳ quan trắc thứ j 00 ,( ii yx ) là toạ độ ban đầu của điểm thứ i Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K486 Các điểm ở những vị trí khác nhau của công trình có mức chuyển dịch ngang bằng nhau thì quá trình chuyển dịch ngang được coi là chuyển dịch đều. Chuyển dịch (ngang) đều chỉ xảy ra khi áp lực ngang của công trình và mức độ chịu nén của đất đá ở các vị trí khác nhau của nền là như nhau. Chuyển dịch ngang không đều xảy ra do sự chênh lệch áp lực ngang lên công trình và mức độ chịu nén của đất đá không như nhau. Chuyển dịch không đều làm cho công trình bị nghiêng cong, vặn, xoắn và biến dạng khác. Biến dạng lớn sẽ có thể dẫn đến hiện tượng gãy, nứt ở nền móng và tường công trình. b. Chuyển dịch ngang trung bình của công trình: qtb n q q n i i tb   1 (1.2) Trong đó: qi: chuyển dịch tuyệt đối của điểm i n: số lượng điểm kiểm tra trên công trình c. Chênh lệch chuyển dịch theo một trục: q Đặc trưng cho độ xoay của công trình 13 qqq  (1.3) Trong đó: q3, q1 là giá trị chuyển dịch của hai điểm ở hai đầu trục d. Độ cong tuyệt đối và độ cong tương đối của công trình theo một trục Độ cong tuyệt đối: f1 được xác định như sau 2 )(2 312 1 qqqf  (1.4) Trong đó: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K487 q1, q3: giá trị chuyển dịch của 2 điểm ở 2 đầu trục q2: giá trị chuyển dịch của điểm kiểm tra ở giữa trục Độ cong tương đối: f2 3,1 1 2 l ff  (1.5) l1,3: chiều dài của trục công trình e. Tốc độ chuyển dịch của từng điểm và tốc độ chuyển dịch trung bình Tốc độ chuyển dịch của điểm i: vi t q v ii  (1.6) Trong đó t: thời gian giữa hai chu kỳ quan trắc Tốc độ chuyển dịch trung bình của công trình: vtb n v v n i i tb   1 (1.7) 1.1.4. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc biến dạng công trình 1.1.4.1. Mục đích Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình nhằm mục đích xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân chuyển dịch biến dạng và từ đó có biện pháp xử lý, để phòng tai biến đối với công trình, cụ thể là: 1. Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng để đánh giá độ ổn định công trình, phòng ngừa các sự cố hư hỏng, đổ vỡ có thể xảy ra. 2. Kết quả quan trắc là số liệu đối chứng để kiểm tra các tính toán trong giai đoạn thiết kế công trình. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K488 3. Nghiên cứu quy luật biến dạng trong những điều kiện khác nhau và dự đoán biến dạng của công trình trong tương lai. 4. Xác định các loại biến dạng có ảnh hưởng đến quá trình vận hành công trình, từ đó đề ra chế độ sử dụng, khai thác công trình một cách hợp lý. 1.1.4.2. Nhiệm vụ Để quan trắc chuyển dịch biến dạng một công trình, trước hết cần phải thiết kế phương án kinh tế - kỹ thuật bao gồm: 1. Nhiệm vụ kỹ thuật 2. Khái quát về công trình, điều kiện tự nhiên và chế độ vận hành. 3. Sơ đồ phân bố mốc khống chế và mốc kiểm tra. 4. Sơ đồ quan trắc. 5. Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau. 6. Phương pháp và dụng cụ đo. 7. Phương pháp chỉnh lý kết quả đo. 8. Sơ đồ lịch cho công tác quan trắc. 9. Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí. 1.1.5. Yêu cầu độ chính xác và chu kỳ quan trắc 1.1.5.1. Yêu cầu độ chính xác quan trắc Yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch chính là độ chính xác cần thiết xác định chuyển dịch công trình, chỉ tiêu định lượng của đại lượng này phụ thuộc chủ yếu vào tính chất cơ lý đất đá dưới nền móng, đặc điểm kết cấu và vận hành công trình. Có hai cách xác định yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch, cách thứ nhất là xác định theo giá trị chuyển dịch dự báo ( được nêu trong bản thiết kế công trình), cách thứ hai xác định theo tiêu chuẩn xây dựng, vận hành công trình (được quy định trong các tiêu chuẩn ngành). 1- Theo chuyển dịch dự báo, yêu cầu độ chính xác quan trắc được xác định theo công thức: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K489 2 t Q Q m  (1.8) Trong đó: tQm - yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch ở thời điểm t . tQ - giá trị chuyển dịch dự báo đến thời điểm t .  - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, phụ thuộc vào xác xuất được chấp nhận. Đối với công tác quan trắc biến dạng thường lấy xác xuất P = 0.997 (tương ứng với 3 ) và khi đó công thức tính độ chính xác quan trắc chuyển dịch là: tQ Qm t 17.0 (1.9) Nếu chuyển dịch công trình có giá trị dự báo là nhỏ thì đại lượng tQm tính theo công thức (1.9) cũng nhỏ, trong một số trường hợp sẽ rất khó đạt được tiêu chuẩn chính xác như vậy. 2- Trong thực tế, yêu cầu độ chính xác quan trắc thường được xác định dựa vào điều kiện nền móng, đặc điểm kết cấu đối với từng loại công trình cụ thể (các tiêu chuẩn này do cơ quan quản lý ngành ban hành). Yêu cầu độ chính xác quan trắc đối với các công trình dân dụng- công nghiệp thông thường được đưa ra ở bảng 1.1. Bảng 1.1: Yêu cầu độ chính xác đo lún và chuyển dịch ngang công trình TT Loại công trình, nền móng Độ chính xácquan trắc 1 Công trình bê tông xây trên nền đá gốc  1 mm 2 Công trình xây trên nền đất cát, sét và các nền chịu nén khác  3 mm 3 Các loại đập đát đá chịu áp lực cao  5 mm 4 Công trình xây trên nền đất đắp, nền trượt  10 mm 5 Các loại công trình bằng đất đắp  15 mm Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4810 1.1.5.2. Chu kỳ quan trắc Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình là dạng công tác đo lặp, được thực hiện nhiều lần với cùng đối tượng, mỗi lần đo được gọi là một chu kỳ quan trắc. Thời gian thực hiện các chu kỳ đo được xác định trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật quan trắc lún hoặc chuyển dịch ngang công trình. Chu kỳ quan trắc phải được tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh đúng thực chất quá trình chuyển dịch của đối tượng quan trắc. Nếu chu kỳ đo thưa thì sẽ không xác định đúng quy luật chuyển dịch, ngược lại nếu ấn định chu kỳ quan trắc quá dày sẽ dẫn đến lãng phí nhân lực, tài chính và các chi phí khác. Có thể phân chia các chu kỳ quan trắc chuyển dịch thành ba giai đoạn: giai đoạn thi công, giai đoạn đầu vận hành và giai đoạn công trình đi vào ổn định. Trong giai đoạn thi công, chu kỳ quan trắc được thực hiện ngay sau thời điểm xây song phần móng, khi ma công trình còn chưa chịu tác động của tải trọng hoặc áp lực ngang. Các chu kỳ tiếp theo được ấn định tuỳ thuộc tiến độ xây dựng và mức tăng tải trọng công trình. Trong một số trường hợp đặc biệt, khi phát sinh yếu tố ảnh hưởng không có lợi đến độ ổn định của công trình, cần thực hiện các chu kỳ quan trắc bổ xung. Riêng đối với các công trình chịu áp lực biến đổi theo chu kỳ(như các công trình chịu áp lực tại nhà máy thuỷ điện, đập nước của hồ chứa), công tác quan trắc biến dạng được thực hiện thường xuyên trong suốt quá trình vận hành, khai thác công trình. 1.2. lưới khống chế dùng trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình 1.2.1. Nguyên tắc xây dựng lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình Chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh toạ độ các điểm quan trắc gắn trên công trình ở hai chu kỳ quan trắc khác nhau. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4811 Như vậy để thực hiện quan trắc chuyển dịch cần phải xây dựng một mạng lưới khống chế với hai loại điểm mốc: - Hệ thống mốc loại 1 được xây dựng tại các vị trí cố định bên ngoài phạm vi ảnh hưởng chuyển dịch của công trình, các mốc này có tác dụng là cơ sở toạ độ gốc cho toàn bộ công tác quan trắc và được gọi là mốc khống chế cơ sở. Yêu cầu đối với điểm mốc khống chế là phải có vị trí ổn định trong suốt quá trình quan trắc. - Hệ thống mốc loại hai là mốc gắn trên công trình, cùng chuyển dịch với công trình và được gọi là mốc quan trắc. Hình thức mốc trong quan trắc chuyển dịch ngang được thiết kế phù hợp với đặc điểm của từng loại công trình cụ thể, tuy nhiên điều bắt buộc là các mốc đó đều phải có kết cấu thuận tiện cho việc đặt thiết bị đo và bảo đảm hạn chế sai số định tâm máy cũng như bảng ngắm ở giới hạn cho phép. Trong mỗi chu kỳ quan trắc cần thực hiện các phép đo để xác định vị trí tương đối giữa các điểm mốc khống chế nhằm kiểm tra và đánh giá độ ổn định của các mốc đó như vậy sẽ tạo thành một bậc lưới, là lưới khống chế. Đồ hình đo nối giữa hệ thống mốc quan trắc với các mốc khống chế tạo ra bậc lưới thứ hai, được gọi là bậc lưới quan trắc. Giữa hai bậc lưới nêu trên có thể xây thêm một số bậc trung gian, tạo thành một hệ thống lưới nhiều bậc. Tuy vậy, với các thiết bị đo đạc như hiện nay thì áp dụng lưới hai bậc là phù hợp và đảm bảo tính chặt chẽ so với lưới có số bậc nhiều hơn. Trong một số trường hợp, có thể bỏ qua việc thành lập bậc lưới khống chế nếu xây dựng được các mốc khống chế chắc chắn ổn định. Ví dụ: các mốc được chôn trên nền đá gốc và có cấu trúc theo phương pháp dây dọi ngược, thông thường các mốc này được chôn tới độ sâu của tầng đá gốc, nhưng do giá thành các loại mốc dây dọi ngược rất cao, việc thi công, bảo quản và sử dụng cũng phức tạp nên mốc dây dọi ngược chưa được sử dụng trong thực tế sản xuất trắc địa ở Việt Nam. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4812 Giải pháp hợp lý và có hiệu quả kinh tế là thành lập mạng lưới khống chế cơ sở với các điểm mốc chôn nông. áp dụng các biện pháp đo và xử lý số liệu thích hợp để đánh giá mức độ chuyển dịch của các mốc trong lưới, trên cơ sở đó lựa chọn các mốc ổn định để làm cơ sở toạ độ gốc cho toàn bộ công tác quan trắc. Bậc lưới quan trắc được xây dựng như lưới phụ thuộc, trên cơ sở số liệu đo đạc tiến hành bình sai, tính toán toạ độ các mốc quan trắc và các tham số chuyển dịch biến dạng công trình. 1.2.2. Kết cấu và phân bố mốc quan trắc 1.2.2.1. Mốc cơ sở Yêu cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải đảm bảo ổn định, không bị chuyển dịch. Vì vậy các mốc cơ sở phải có kết cấu thích hợp được đặt ở ngoài phạm vi ảnh hưởng của chuyển dịch, biến dạng công trình, ở những nơi có điều kiện địa chất ổn định. Trong mỗi chu kỳ quan trắc phải kiểm tra sự ổn định của các mốc cơ sở. Nếu phát hiện thấy mốc cơ sở bị chuyển dịch thì phải tiến hành hiệu chỉnh vào kết quả đo của các mốc kiểm tra. Mốc trong quan trắc chuyển dịch ngang thường sử dụng các loại mốc có kết cấu định tâm bắt buộc, loại mốc này cho phép định tâm máy và bảng ngắm với độ chính xác cao. Tuy nhiên cần có biện pháp để giữ cột không bị nghiêng do tác động của cơ học hoặc do bản thân của quá trình chuyển dịch công trình (hình 2.1 và 2.2) 1- Lớp vỏ cách nhiệt 2- Lớp đệm 3- Nắp bảo vệ 4- Mặt bích 5- Cột bê tông 6- Đế mốc 7- Lớp gạch lót đáy mốc Hình 1.1 - Mốc khống chế mặt bằng dạng cột Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4813 1.2.2.2. Mốc kiểm tra Có hai loại: - Mốc gắn nền - Mốc gắn tường Yêu cầu chung đối với cả hai loại mốc là một đầu phải được gắn chặt vào công trình, cùng chuyển dịch với công trình đầu còn lại phải có cấu trúc thuận tiện cho việc đặt máy - đối với phương pháp tam giác hoặc đặt bảng ngắm - đối với phương pháp hướng chuẩn và phải có định tâm bắt buộc. Hình 1.2 - Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyển dịch ngang đập thuỷ điện Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4814 Mốc kiểm tra được đặt ở những vị trí đặc trưng của công trình. Mốc kiểm tra thường được đặt ở độ cao của nền công trình để giảm ảnh hưởng do nhiệt độ và độ nghiêng công trình. Đối với công trình dân dụng, mốc kiểm tra được đặt theo chu vi của công trình, các mốc cách nhau không quá 20m. ở những vị trí chịu ảnh hưởng lớn của áp lực ngang thì khoảng cách giữa các mốc là 10m - 15m. Đối với công trình công nghiệp, phân bố mốc kiểm tra tuỳ thuộc vào loại móng công trình. Móng băng liền khối: các mốc đặt cách nhau 10 -15m. Hình 1.3- Mốc quan trắc trên mặt đập thuỷ điện Hoà Bình Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4815 Móng cọc hoặc khối: trên mỗi khối được đặt không ít hơn 3 mốc. Đối với các đập thuỷ lợi, thuỷ điện, mốc kiểm tra được bố trí dọc đường hầm thân đập và dọc theo đỉnh đập. Nếu là đập đá thì khoảng cách giữa các mốc 15 - 20m. Nếu là đập bê tông thì tại mỗi khối bố trí hai mốc trở lên. 1.2.2.3. Bảng ngắm phẳng Phương pháp dùng bảng ngắm phẳng được ứng dụng rộng rãi trong quan trắc chuyển dịch ngang các công trình có dạng thẳng (như các tuyến đập thẳng, cầu vượt) khi công nghệ điện tử chưa phát triển. Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của bảng ngắm, để đảm bảo độ chính xác quan trắc thì bảng ngắm phẳng phải thoả mãn các điều kiện sau: Đường vạch trên bảng ngắm có mầu sắc tương phản. Hình dạng đường vạch là những hình tròn đồng tâm, vạch đứng hoặc hình tam giác. Nếu là vạch đứng thì chiều rộng và chiều cao vạch khắc trên bảng ngắm phải được tính toán sao cho phù hợp với khoảng cách đo ngắm. Chiều rộng vạch b:   3 '' lvb (1.10) Trong đó: v'' - Giá trị góc nhìn giữa hai dây (chỉ khép) của màng dây chữ thập của ống ngắm Chiều cao của vạch khắc: h bh 3 (1.11) Có hai loại bảng ngắm: bảng ngắm di động và bảng ngắm cố định ( Hình 1.4 và Hình 1.5 ) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4816 1.2.3. Yêu cầu độ chính xác các bậc lưới Cơ sở để tính toán độ chính xác các bậc lưới trong quan trắc chuyển dịch công trình là yêu cầu độ chính xác xác định chuyển dịch ngang (mQ), thông thường giá trị mQ phụ thuộc vào một số yếu tố như điều kiện địa chất nền móng, đặc điểm kết cấu, chế độ vận hành công trình. Dựa vào yêu cầu độ chính xác xác định chuyển dịch để xác định yêu cầu độ chính xác đối với các bậc lưới theo trình tự sau: 1.2.3.1. Xác định độ chính xác cần thiết vị trí các điểm quan trắc trong mỗi chu kỳ Giả xử i1 và i2 là hai vị trí của điểm i ứng với hai thời điểm quan trắc là t1 và t2 (hình 1.6) [5]. Khoảng cách Qi giữa hai điểm i1 và i2 chính là lượng chuyển dịch của điểm i trong khoảng thời gian này. Từ hình vẽ ta có: 2 12 2 12 2 )()( yyxxQi  (1.12) Trong đó: x1, y1 và x2, y2 lần lượt là toạ độ của điểm i1 và i2. Y X 2i 1i iQ O Hình 1.6 - Lượng chuyển dịch của điểm i giữa hai thời điểm quan trắc Hình 1.4 - Bảng ngắm di động Hình 1.5 - Bảng ngắm cố định Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4817 Lấy vi phân 2 vế của công thức (1.12) theo các biến là thành phần toạ độ, ta có: 112212112212 )(2)(2)(2)(22 dyyydyyydxxxdxxxdQQ ii  Chuyển qua sai số trung phương: 22 12 22 12 22 12 22 12 22 1212 )()()()( yyxxQ myymyymxxmxxmQ i  Giả thiết: kyyxx mmmmm  2121 Sẽ có:  212212222 )()(2 yyxxmmQ kQi i  (1.13) Từ (1.12) và (1.13), ta có: 2kQ mm i  (1.14) Vì km là sai số trung phương của một thành phần toạ độ, cho nên 2km tương ứng với sai số Pm của vị trí điểm 1i (hoặc 2i ), hay: PQ mm i  (1.15) Ví dụ: nếu yêu cầu sai số xác định độ chuyển dịch công trình là 5mm thì độ chính xác toạ độ mốc quan trắc (mo) nằm ở vị trí yếu nhất của lưới không được vượt quá giá trị 5mm. 1.2.3.2. Xác định sai số các bậc lưới Trong hệ thống lưới có n bậc với hệ số giảm độ chính xác giữa các bậc lưới là k, sai số tổng hợp các bậc lưới là mp thì sai số bậc thứ i được xác định theo công thức: )1(22 1 ...1 .    n i p i kk km m (1.16) Trong trường hợp hệ thống lưới gồm hai cấp ta sẽ có: 21 K m m Q I  và 21 . K mK m Q II  (1.17) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4818 Trong (1.17) K là hệ số tăng, giảm độ chính xác thông thường chọn K=2. Ví dụ: Với số liệu đưa ra trong bảng(1.1), tính sai số các cấp lưới như trong bảng 1.2. Bảng 1.2: Yêu cầu độ chính xác các cấp lưới 1.3. các phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang Có rất nhiều phương pháp quan trắc được dùng trong quan trắc chuyển dịch ngang. Tuỳ thuộc vào tính chất của từng công trình mà ta có thể áp dụng các phương cho hợp lý nhằm đảm bảo tính kinh tế và tính kỹ thuận. Sau đây là một số phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang thường gặp 1.3.1. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng lưới đo góc-cạnh 1.3.1.1. Phương pháp tam giác Phương pháp tam giác (với các đồ hình đo góc, đo cạnh hoặc đo góc- cạnh) thường được ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình xây dựng ở vùng đồi núi như các đập thuỷ lợi- thuỷ điện, công trình cầu, đường…. Các mốc quan trắc được bố trí ở những vị trí đặc trưng của công trình, có kết cấu thuận tiện cho việc đặt máy, gương hoặc bảng ngắm. Để đo các yếu tố (góc, cạnh) trong lưới có thể sử dụng máy kinh vĩ hoặc toàn đạc TT Hạng mục quan trắc Yêu cầu độ chính xác quan trắc (mm) Sai số trung phương vị trí điểm (mm) Khống chế Quantrắc 1 Công trình bê tông xây trên nền đá gốc  1  0.4  0.8 2 Công trình xây trên nền đất cát, sét và các nền chịu nén khác  3  1.3  2.6 3 Các loại đập đát đá chịu áp lực cao  5  2.2  4.4 4 Công trình xây trên nền đất đắp, nền trượt  10  4.5  9.0 5 Các loại công trình bằng đất đắp  15  6.7  13.4 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4819 điện tử chính xác cao. Lưới quan trắc được tính toán bình sai theo phương pháp chặt chẽ để đảm bảo độ tin cậy của kết quả. Lưới quan trắc chuyển dịch ngang được xây dựng theo hình thức tam giác, thường là mạng lưới dày đặc với đồ hình rất chặt chẽ, cho phép xác định toạ độ các điểm trong lưới với độ chính xác cao. Tuy nhiên, do số lượng trị đo trong lưới trong lưới tam giác thường là lớn nên việc đo đạc trong mạng lưới cũng tốn nhiều thời gian, công sức và các chi phí khác. A, B, C, D - là các điểm khống chế cơ sở đặt ngoài công trình. 1, 2, 3 - là các điểm quan trắc gắn trên công trình. Dựa vào toạ độ của các điểm quan trắc ở hai chu kỳ quan trắc khác nhau để tính giá trị và hướng chuyển dịch.         22 )1(,, )1(,, ii i i yxi jijiy jijix qqq yyq xxq (1.18) Trong đó: xi.j, xi,(j-1) - tọa độ x của điểm i tính được ở hai chu kỳ j và (j-1). Hình 1.7 - Lưới tam giác trong quan trắc chuyển dịch ngang 1 2 3 A B CD Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4820 yi.j, yi,(j-1) - tọa độ y của điểm i tính được ở hai chu kỳ j và (j-1). qxi, qyi, qi - chuyển dịch của điểm i theo trục x, trục y và chuyển dịch toàn phần. Sai số trung phương xác định chuyển dịch toàn phần của điểm i được xác định theo công thức: 2 .. 2 .. 22 iyqixqyxqi mmmmm ii   (1.19) 1.3.1.2. Phương pháp đa giác Phương pháp này thường được ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình có dạng hình cung như đường hầm cong, đập cong ( hình 1.8) . Thành lập tuyến đa giác từ điểm cơ sở I qua các điểm kiểm tra 1, 2, 3, 4 và đến điểm cơ sở II. Trong mỗi chu kỳ, đo các góc và cạnh của đa giác. Bình sai tuyến đa giác và tính toạ độ của các điểm kiểm tra. Độ chuyển dịch của các điểm là hiệu toạ độ tính được ở 2 chu kỳ quan trắc. Vấn đề mấu chốt là phải đo cạnh và đo góc với độ chính xác cao. 1.3.2. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp giao hội Trong phương pháp giao hội lưới khống chế cơ sở được lập theo phương pháp tam giác, còn lưới quan trắc được lập theo phương pháp giao hội, với một trong các phương án giao hội sau: - Giao hội thuận góc Hình 1.8 - Sơ đồ tuyến đa giác I II 1 3 4 2 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4821 - Giao hội cạnh - Giao hội thuận góc - cạnh - Giao hội nghịch góc - cạnh Để xác định toạ độ của các điểm quan trắc cần thực hiện: - Trong các phương án: giao hội thuận góc, giao hội cạnh, giao hội góc cạnh máy đo được đặt tại các điểm khống chế cơ sở, tiêu ngắm (hoặc gương) đặt tại các điểm quan trắc. Từ các điểm khống chế cơ sở ta tiến hành đo các yếu tố cần thiết (góc hoặc cạnh) đến tất cả các điểm quan trắc. - Trong phương án giao hội nghịch góc - cạnh máy đo được đặt tại các điểm quan trắc, tiêu ngắm (hoặc gương) đặt tại các điểm khống chế cơ sở. Từ các điểm quan trắc ta tiến hành đo các yếu tố cần thiết (góc hoặc cạnh) đến tất cả các điểm khống chế cơ sở. Khi điểm các điểm quan trắc được xác định bằng phương pháp giao hội từ hơn hai điểm khống chế cơ sở thì sẽ xuất hiện trị đo thừa, khi đó ta tiến hành bình sai để xác định toạ độ của các điểm quan trắc. Hướng áp lực Giao hội thuận góc Giao hội cạnh Giao hội nghịch góc-cạnhGiao hội thuận góc-cạnh Hình 1.9 - Các phương án giao hội Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4822 Trong trường hợp giao hội nghịch góc cạnh khi thiết kế lưới cần chú ý đến điểm bất lợi của đồ hình giao hội nghịch, đó là: Điểm quan trắc nằm trên vòng tròn ngoại tiếp tam giác được tạo bởi ba điểm khống chế cơ sở (tham gia để xác định toạ độ của điểm quan trắc). Trong trường hợp này ta sẽ không xác định được toạ độ của điểm quan trắc. Độ chính xác của phương pháp giao hội phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác đo góc và đo cạnh. Nhiều kết quả khảo sát lý thuyết và thực nghiệm cho thấy tương quan độ chính xác giữa các đồ hình lưới giao hội góc, giao hội cạnh và giao hội góc- cạnh như sau [4]: - Khi chiều dài cạnh ngắn thì độ chính xác của giao hội góc và giao hội cạnh là tương đương. - Khi chiều dài cạnh tăng lên, độ chính xác của lưới giao hội góc giảm rất nhanh so với lưới giao hội cạnh, đồng thời độ chính xác của giao hội góc- cạnh cũng không tăng nhiều so với giao hội cạnh. Từ những phân tích trên có thể nhận thấy: với các mạng lưới cỡ vừa và lớn (chiều dài trong lưới giao hội dao động trong khoảng m1500300  ) thì áp dụng giao hội cạnh là có lợi nhất. 1.3.3. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn Thực chất của hướng chuẩn là mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm cố định. Quan trắc chuyển dịch ngang theo phương pháp hướng chuẩn là đo khoảng cách từ điểm kiểm tra đến mặt phẳng thẳng đứng (hướng chuẩn) ở các thời điểm khác nhau. Phương pháp hướng chuẩn được áp dụng để đo chuyển dịch ngang các công trình dạng thẳng, hướng chuyển dịch ngang vuông góc hướng chuẩn. Tuỳ theo phương pháp thành lập hướng chuẩn mà phân biệt: 1. Hướng chuẩn cơ học: một sợi dây mảnh căng qua hai điểm cố định 2. Hướng chuẩn quang học: tia ngắm từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu 3. Hướng chuẩn Laser: tia Laser từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4823 Trong phương pháp hướng chuẩn thường thấy trục hoành trùng với hướng chuẩn và trục tung vuông góc với nó. Do đó chuyển dịch ngang một điểm của công trình là sự thay đổi tung độ của điểm đó trong các chu kỳ quan trắc khác nhau. Sơ đồ phân bố mốc cơ sở, mốc quan trắc và mốc kiểm tra đơn giản nhất như hình 1.10. Trong đó: A, B: Mốc cơ sở I. II: Mốc quan trắc hướng chuẩn 1, 2, 3, 4, 5, 6: Mốc kiểm tra (chuyển dịch) yi: Độ lệch hướng của điểm i Trong phương pháp hướng chuẩn quang học có hai cách đo độ lệch hướng đó là phương pháp góc nhỏ và phương pháp bảng ngắm di động. 1.3.3.1. Phương pháp góc nhỏ Tại điểm I đặt máy kinh vĩ, tại điểm II và điểm kiểm tra i đặt bảng ngắm. Đo góc i và khoảng cách li. Độ lệch hướng của điểm i được tính theo công thức iii Sinly . (1.20) vì i rất nhỏ nên có thể viết i i i ly    '' (1.21) x Hình 1.10 - Sơ đồ phân bố mốc cơ sở, mốc quan tắc và mốc kiểm tra I 1 II BA y y1 3 61 2 4 5 1l Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4824 Độ chuyển dịch của điểm i được xác định theo công thức: 1 jijiji yyQ (độ chuyển dịch giữa hai chu kỳ liên tiếp). 00, i j i j i yyQ  (độ chuyển dịch so với chu kỳ đầu) Nếu các chu kỳ đo cùng độ chính xác ta có: 2 Q y m m  (1.22) Trong mỗi chu kỳ chỉ cần đo góc i còn khoảng cách li chỉ đo 1 lần ở chu kỳ đầu tiên và được sử dụng cho tất cả các chu kỳ sau. Sai số trung phương của độ lệch hướng được tính theo công thức: 2 222 2 ii l ii ily l m mm             (1.23) Do góc i rất nhỏ nên số hạng thứ nhất vế phải của (1.23) có thể bỏ qua     iiyi mlm (1.24) 1.3.3.2. Phương pháp bảng ngắm di động Máy đặt tại điểm I, bảng ngắm cố định tại II, thành lập hướng chuẩn I II. Đặt bảng ngắm di động tại điểm kiểm tra i. Dùng vít vi động cực nhỏ có kích thước chia vạch của bảng ngắm di động điều chỉnh bảng ngắm sao cho tia ngắm đi qua trục đối xứng của vạch khắc (tâm) của bảng ngắm. yi được xác định từ số đọc trên thước của bảng ngắm và số đọc ban đầu của nó. Cần phải đo ngắm ở hai vị trí bàn độ ngang để khử sai số 2C. Số đọc khi trục đối xứng của bảng ngắm đi qua tâm mốc cần đọc 2-3 lần sau đó lấy trung bình. Đối với mốc kiểm tra vần phải đo 23 lần và lấy trị trung bình. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4825 Khi đó my xác định: 222 0 Fngy mmm l m   ( 1.25) Trong đó: ym : sai số trung phương độ lệch hướng y 0m : Sai số định hướng chuẩn ngm : sai số đưa bảng ngắm vào đúng hướng chuẩn Fm : Sai số điều quang l : Khoảng cách từ máy đến điểm kiểm tra Nếu coi v mmm Fng 02 0  (v độ phóng đại của ống kính) thì : ". 3 .".20 v lmy  (1.26) Chuyển dịch ngang của điểm kiểm tra từ chu kỳ đầu tiên đến chu kỳ j được xác định: 11 yyu j  (1.27) Chuyển dịch ngang của một điểm giữa chu kỳ j và chu kỳ (j - 1) được tính theo công thức: 11   jjj yyu (1.28) Nếu các chu kỳ đo có cùng độ chính xác myi = my thì 2.yu mm  (1.29) Từ ( 1.24), (1.26), (1.29) ta có: l m mu     '' 2 (1.30) v l m yu   2 ''20 (1.31) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4826 Từ (1.30) và (1.31) ta thấy sai số xác định chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn tỷ lệ thuận với khoảng cách từ máy (điểm cơ sở) đến điểm kiểm tra. Nhiều công trình hiện đại như đập thuỷ lợi - thuỷ điện, cầu vượt... có chiều dài lớn sẽ đòi hỏi độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang cao. Do đó phải tìm sơ đồ và biện pháp đo hướng chuẩn thích hợp để đảm bảo yêu cầu độ chính xác và có thể đo ngắm trong những điều kiện khác nhau. Một số sơ đồ đo hướng chuẩn thường gặp: - Sơ đồ toàn hướng. - Sơ đồ phân đoạn. - Sơ đồ nhích dần. - Sơ đồ giao chéo. 1.3.4. ứng dụng công nghệ GPS trong quan trắc chuyển dịch ngang Từ những năm đầu của thập kỷ 80, Mỹ đã cho phép khai thác sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS trong dân sự, công nghệ định vị này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với các đặc điểm nổi trội là có thể định vị được trong mọi thời điểm, tại mọi nơi, không phụ thuộc vào thời tiết, không cần phải thông hướng và toàn bộ quá trình định vị có thể được tự động hoàn toàn. Trong lĩnh vực trắc địa, công nghệ GPS được áp dụng rộng rãi trong công tác xây dựng các mạng lưới khống chế mặt bằng, lưới thi công công trình, trong đo vẽ bản đồ, trong quan trắc địa động và dịch chuyển vỏ trái đất. Trong những năm gần đây công nghệ GPS đã bắt đầu được áp dụng trong quan trắc chuyển dịch ngang các công trình xây dựng, giao thông, thuỷ lợi. Trong quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình thường sử dụng các máy thu GPS một tần hoặc hai tần có độ chính xác cao. Khi áp dụng công nghệ này nên áp dụng phương pháp định vị tương đối với sai phân của pha hoặc phương pháp định vị tương đối trạng thái tĩnh. Các mô hình toán học như sai phân bậc nhất, sai phân bậc hai, sai phân bậc ba được sử dụng trong các phần mềm bình sai đã loại bỏ được một số nguồn sai số trong kết quả tính Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4827 toán. Hiện nay đã có một số phần mềm mạnh trong xử lý số liệu GPS như: GAMIT, BERNESE. Thực tế cho thấy khi đo GPS cạnh ngắn đã đạt tới độ chính xác mm32  nếu loại bỏ được sai số định tâm ăng ten máy thu. Khi áp dụng công nghệ GPS trong quan trắc biến dạng công trình thì mạng lưới khống chế vẫn được lập với hai bậc, khi đo có thể tiến hành đo đồng thời cả hai mạng lưới. Đối với lưới khống chế cơ sở phải áp dụng phương pháp bình sai lưới tự do để phân tích độ ổn định của lưới. Để nâng cao độ chính xác cần lựa chọn đồ hình lưới, máy thu, thời gian đo và phương pháp xử lý số liệu thích hợp. Trong trường hợp cần thiết có thể kết hợp cả GPS và toàn đạc điện tử để đo lưới quan trắc chuyển dịch ngang. Tổ chức một phương án quan trắc biến dạng bằng GPS đòi hỏi chúng ta phải nắm được các thông tin cơ bản sau: 1. Tính chất sử dụng và đặc điểm kết cấu công trình. 2. Đặc điểm nền móng công trình. 3. Thời hạn công trình đã sử dụng và các hiện tượng biến dạng nhìn thấy bằng mắt. 4. Số lượng máy thu và đặc điểm máy thu GPS sẽ được sử dụng để quan trắc. 5. Chất lượng các phụ tùng kèm theo máy thu ( định tâm quang học…). 6. Điều kiện địa hình ở khu vực công trình cần quan trắc. 7. Phần mền sử dụng để xử lý số liệu đo. Trên cơ sở các thông tin này chúng ta sẽ chọn đồ hình mạng lưới quan trắc, phương pháp bố trí mốc quan trắc, các chỉ tiêu kỹ thuật đo đạc và tính toán mạng lưới. 1.4. thực trạng chuyển dịch và biến dạng công trình ở nước ta hiện nay 1.4.1. Các đối tượng cần thiết phải quan trắc a. Công trình dân dụng Hiện nay có rất nhiều công trình bị chuyển dịch, biến dạng như: lún, nghiêng, nứt… Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4828 Các công trình bị chuyển dịch biến dạng thường tập trung ở thành phố, thị xã. Đặc biệt là ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đang có rất nhiều công trình bị biến dạng. Cụ thể có thể kể đến một số công trình như: nhà 5 tầng C1 Phường Thành Công, Quận Ba Đình lún 1.5m, nghiêng 15 độ. Không những vậy, một số công trình bị biến dạng rất nghiêm trọng gây ảnh hưởng tới những công trình xung quanh. Ví dụ như chung cư số 5 Nguyễn Siêu (Thành phố Hồ Chí Minh), công trình này bị biến dạng và kết quả đo được là: vết nứt từ tầng trệt đến lầu 5 rộng 5mm, độ nghiêng tổng thể của chung cư tại trục 1 là 160mm, độ nghiêng tổng thể của chung cư tại khu vực trục 7 là 120mm, độ võng nghiêng sàn từ trục 1 đến trục 7 từ mmmm 160152  . b. Công trình công nghiệp Đến nay, đất nước ta đã có rất nhiêu công trình lớn như: nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, thuỷ điện YALY, các nhà máy sản xuất xi măng, thép… đây là những công trình đã mang lại nguồn lợi lớn cho đất nước. Bên cạnh đó còn rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp được xây dựng trên khắp đất nước. Do nhiều nguyên nhân các công trình này đã bị chuyển dịch và biến dạng gây mất an toàn, đồng thời làm ảnh hưởng tới năng xuất. Ví dụ nhà máy xi măng Hoàng Thạch, Silô bột hiệu 362 của dây chuyền 2 đã có: độ lún tổng cộng là 40 cm, độ lún lệch là 16 cm, độ nghiêng của Silô là 40cm trên độ cao 70m. c. Công trình giao thông Đây là những công trình hết sức quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, hệ thống giao thông của đất nước ta đang được mở rộng và làm mới. Do qua trình vận hành, điều kiện địa chất… đã làm cho các công trình giao thông bị lún, gây nguy hiểm cho người và phương tiện đi trên đường. Ví dụ quốc lộ 1A đoạn từ Cầu Voi (Thủ Thừa) đến Gò Đen (Bến Lức) thuộc địa phận tỉnh Long An liên tục có nhiều xe bị sụp bánh tiêu biểu là xe 94L-5818 đã bị tai nạn do lún lề đường. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4829 1.4.2. Một số hình ảnh về các công trình bị chuyển dịch và biến dạng a. Nhà 5 tầng C1 Phường Thành Công - Ba Đình - Hà Nội b. Chung cư số 5 Nguyễn Siêu phường Bến Nghé Q1 TP.HCM Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4830 c. Nền đường bị lún gây tai nạn Với những công trình bị chuyển dịch, biến dạng như vậy cần phải có các biện pháp xử lý, cải tạo hoặc phá bỏ để đảm bảo an toàn cho sinh hoạt và sản xuất. Trên đây chỉ là một vài công trình điển hình bị biến dạng ở nước ta. Ngoài ra còn rất nhiều các công trình khác mà tôi chưa có điều kiện đề cập. Như vậy quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình là một công tác quan trọng và cấp thiết, giúp cho người chủ quản có trách nhiệm quản lý công trình một cách hệ thống, đồng thời kết quả quan trắc chuyển dịch, biến dạng cho phép chúng ta có thể đánh giá một cách chính xác thực trạng của công trình ở mọi thời điểm và chính xác hoá các phương án thiết kế nền móng công trình. 1.4.3. Các phương pháp quan trắc Với những công trình bị chuyển dịch và biến dạng kể trên thì chúng ta có thể áp dụng các phương pháp sau để quan trắc: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4831 a. Đối với công tác quan trắc lún ta có thể áp dụng các phương pháp - Phương pháp thuỷ chuẩn hình học . - Phương pháp thuỷ chuẩn thuỷ tĩnh. - Phương pháp thuỷ chuẩn lượng giác. Các loại máy thuỷ chuẩn được dùng để đo lún như: Ni-004, Koni-007, Ni-A1, AT- G, NA2002, NA2003… b. Đối với công tác quan trắc chuyển dịch ngang ta có thể áp dụng các phương pháp - Dùng lưới đo góc cạnh. - Phương pháp giao hội. - Phương pháp hướng chuẩn. - Công nghệ GPS. Các loại máy dùng trong công tác quan trắc chuyển dịch ngang là các loại máy toàn đạc điện tử chính xác như: TC- 2002, TC- 2003, TC- 1700 … Máy GPS chính xác như: Máy một tần SR510, máy hai tần SR530… Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4832 Chương 2 Khảo sát phương pháp bình sai lưới tự do 2.1. khái niệm về lưới trắc địa tự do 2.1.1. Một số khái niệm về lưới trắc địa tự do Phụ thuộc vào tính chất số liệu gốc, lưới trắc địa được chia thành 2 loại: lưới phụ thuộc và lưới tự do. Lưới trắc địa tự do được định nghĩa là loại lưới mà trong đó không có đủ số liệu gốc tối thiểu cần thiết cho việc định vị. Nếu lưới trắc địa số liệu gốc có sai số vượt quá sai số đo thì mạng lưới cũng được coi là lưới tự do, trong trường hợp này số liệu gốc chỉ có tác dụng là cơ sở cho việc định vị lưới. Mỗi dạng lưới có một tập hợp số liệu gốc tối thiểu riêng biệt, cụ thể là: lưới độ cao có số liệu gốc tối thiểu là độ cao của một điểm gốc, lưới mặt bằng có số liệu gốc tối thiểu là một cặp toạ độ (X, Y), một phương vị và một cạnh đáy. Như vậy: - Lưới độ cao tự do là lưới không có điểm độ cao gốc. - Lưới mặt bằng tự do là lưới thiếu toàn bộ hoặc thiếu một số trong nhóm yếu tố gốc tối thiểu là: một cặp toạ độ (X, Y), một góc phương vị, một cạnh đáy ( Số lượng yếu tố gốc tối thiểu trong lưới mặt bằng là 4). Số lượng các yếu tố gốc còn thiếu trong tất cả các mạng lưới được gọi là số khuyết của lưới và được ký hiệu bằng d, còn bản thân lưới được gọi là lưới tự do bậc d. Đối với lưới độ cao tự do, số khuyết d=1 và là lưới tự do bậc 1. Đối với lưới mặt bằng tự do số khuyết d có thể nhận các giá trị (1, 2, 3, 4), tương ứng bậc lưới tự do của lưới là (1, 2, 3, 4). Để phân biệt mức độ và dạng tự do của lưới mặt bằng có thể dùng ký hiệu: - Lưới (x, y, m,  ) - tự do: nếu trong lưới thiếu cả 4 yêu tố gốc tối thiểu, số bậc tự do của lưới là 4. - Lưới (x, y) - tự do: nếu trong lưới thiếu một cặp toạ độ gốc (X, Y), (lưới tự do bậc 2). Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4833 - Lưới (x, y,  ) - tự do: nếu trong lưới thiếu một cặp toạ độ (X, Y) và góc định hướng (lưới tự do bậc 3). - Lưới (x, y, m) - tự do: nếu trong lưới thiếu một cặp toạ độ (X, Y) và cạnh để xác định kích thước lưới (lưới tự do bậc 3). Nếu lưới trắc địa có thừa yếu tố gốc tối thiểu thì được gọi là lưới trắc địa phụ thuộc. Như vậy sẽ có một trường hợp đặc biệt khi trong lưới có vừa đủ số liệu yếu tố gốc tối thiểu. Có thể xem mạng lưới này là lưới tự do bậc 0 (số khuyết d = 0 ). Bình sai lưới tự do có bản chất là quá trình xử lý cấu trúc nội tại và định vị mạng lưới. Phương pháp bình sai này cho phép loại trừ được ảnh của sai số số liệu gốc đến các yếu tố tương hỗ và định vị mạng lưới theo tiêu chuẩn phù hợp với đặc điểm, nội dung của từng bài toán cụ thể. 2.1.2. Mô hình toán học của phương pháp bình sai lưới tự do Giả sử một mạng lưới tự do được bình sai theo phương pháp gián tiếp với ẩn số được chọn là gia số toạ độ của tất cả các điểm mốc trong lưới, trình tự tính toán được tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh đối với tập hợp trị đo có dạng: VLAX  (2.1) Trong đó: A - Ma trận hệ số X - Véc tơ ẩn số V, L - Véc tơ số hiệu chỉnh và véc tơ số hạng tự do Vì trong lưới tự do không có đủ các yếu tố định vị tối thiểu nên ma trận hệ số phương trình số hiệu chỉnh (2.1) có các cột phụ thuộc (số lượng cột phụ thuộc bằng số khuyết của lưới). Bước 2: Lập hệ phương trình chuẩn: 0 bRX (2.2) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4834 Với: R = ATPA; b = ATPL Do lưới thiếu số liệu gốc tối thiểu nên hệ phương trình (2.2) có những đặc điểm sau: - Tổng các phần tử theo hàng hoặc theo cột đều bằng 0:    t j ji t i ij rr 11 - Không tồn tại phép nghịch đảo ma trận R, do det(R) = 0. Bước 3: Hệ phương trình chuẩn (2.2) có vô số nghiệm, vì vậy không thể giải được theo phương pháp thông thường. Nhưng có thể xác định được véc tơ nghiệm riêng bằng cách đưa vào một hệ điều kiện ràng buộc đối với véc tơ ẩn số dạng: 0 CT LXC (2.3) Trong đó, LC không ngẫu nhiên lựa chọn, thông thường LC = 0. Hệ điều kiện (2.3) phải thoả mãn hai điều kiện: - Số lượng điều kiện bằng số khuyết trong mạng lưới (d). - Các hàng của ma trận CT phải độc lập tuyến tính đối với các hàng của ma trận A. Bước 4: Trên cơ sở của phương pháp bình sai gián tiếp kèm điều kiện chúng ta có hệ phương trình chuẩn mở rộng: 0 0        C T L b K X C CR (2.4) Ma trận hệ số của hệ phương trình (2.4) có nghịch đảo thường và có thể được biểu diễn dưới dạng ma trận khối:       00 ~ 1 TT T TR C CR (2.5) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4835 Ma trận R~ là một dạng giả nghịch đảo của R và có thể được tính như sau: TT TTCCRR  1~ )( (2.6) Trong đó: 1)(  BCBT T (2.7) Trong công thức (2.7), C là ma trận hệ số của điều kiện bổ xung (2.3), B là ma trận hệ số của phép chuyển đổi toạ độ Helmert có kích thước (kd). Ma trận B có tính chất sau:     0 0 RB AB (2.8) Trong trường hợp nếu B là ma trận quy chuẩn, sẽ có: dd T EBB  Trong trường hợp tổng quát: DBBT  (2.9) với D là ma trận đường chéo. Giữa C và B tồn tại mối quan hệ: BEC 0 (2.10) Như vậy có một trường hợp riêng, khi đó BC  . Trong trường hợp BC  , từ (2.7) ta có 1)(  BBBT T , ma trận giả nghịch đảo (2.6) được gọi là ma trận nghịch đảo tổng quát và được ký hiệu là R TTTT BBBBBBBBRR 111 )()()(   (2.11) Nếu ma trận B đã được quy chuẩn, ta sẽ có công thức đơn giản hơn: TT BBBBRR   1)( (2.12) Ma trận giả nghịch đảo R có đầy đủ các tính chất của một ma trận nghịch đảo thông thường, cụ thể là: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4836 - min)( RSp - Ma trận giả nghịch đảo được dùng để tính nghiệm bRX  - Ma trận giả nghịch đảo được dùng để đánh giá độ chính xác:  RmK X 200 Trong đó: 0m - là sai số trung phương trọng số đơn vị, được xác định theo công thức: dtN PVV m T 0 0X K - là ma trận tương quan của véc tơ bình sai. Nhận xét: Xem mô hình bài toán bình sai lưới tự do có thể rút ra các nhận xét sau: 1. Bình sai lưới tự do thực chất là bài toán bình sai gián tiếp kèm điều kiện. Có nhiều cách giải hệ phương trình chuẩn suy biến. Điều kiện bổ xung (2.3) là một trong những thuật toán nhằm khử tính suy biến của ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn (2.2). 2. Trong các công thức (2.4) và (2.5) có sự tham gia của ma trận điều kiện C. Vì vậy, việc lựa chọn điều kiện bổ xung (2.3) sẽ làm thay đổi véc tơ nghiệm, nói cách khác chúng có ảnh hưởng tới véc tơ toạ độ (độ cao) bình sai. 3. Ma trận C phải được lựa chọn một cách thích hợp, phù hợp với đặc điểm và bản chất của từng loại lưới. Tính linh hoạt của việc lựa chọn ma trận điều kiện C là một trong những tính chất quan trọng, định hướng cho những nghiên cứu chuyên sâu hơn khi sử dụng mô hình bình sai này để xử lý các mạng lưới trắc địa có bản chất là lưới tự do. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4837 2.2. Phép chuyển đổi toạ độ Helmert và định vị mạng lưới tự do 2.2.1. Phép chuyển đổi toạ độ Helmert Chuyển đổi toạ độ Helmert là phép biến đổi toạ độ đồng dạng từ hệ này sang hệ khác. Việc nghiên cứu bài toán chuyển đổi toạ độ Helmert có ý nghĩa hết sức quan trọng trong vấn đề định vị lưới trắc địa tự do. Trước hết, xét công thức chuyển đổi giữa hai hệ toạ độ (hình 2.1). Giả sử XOY lã hệ toạ độ ban đầu, còn X’O’Y’ là hệ toạ độ đã bị biến đổi với các tham số biến đổi như sau: - Độ chuyển dịch gốc toạ độ theo các trục tương ứng là xa và ya . - Góc xoay của hệ trục là  . - Hệ số biến đổi chiều dài giữa 2 hệ trục là m. Có thể viết:      cossin sincos '' '' mymxay mymxax iiyi iixi (2.13) Khai triển tuyến tính biểu thức trên theo các biến xa , ya , , m với lưu ý rằng 0 , 1m , ta có: i X’ xi x’i Hình 2.1 X O yi ay Y’ O’ y’i ax Y Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4838    ''' ''' iiiyi iiixi ymyxay xmxyax   (2.14) Ký hiệu: ;)( Tiii yxX  ;)( ''' Tiii yxX  ;)( Tyx maaZ      '' '' 01 01 ii ii i yx xy B (2.15) Khi đó ta có công thức đơn giản viết dưới dạng ma trận để tính chuyển toạ độ từ hệ toạ độ X’O’Y’ sang hệ toạ độ XOY như sau: ' iii XZBX  (2.16) Trong công thức (2.16), Z là véc tơ tham số chuyển đổi toạ độ, đóng vai trò là véc tơ ẩn số (gồm 4 ẩn). B được gọi là ma trận hệ số của phép chuyển đổi toạ độ Helmert. Coi 'iX như là véc tơ “trị đo”, chúng ta lập được 2n phương trình số hiệu chỉnh cho n điểm cần tính chuyển toạ độ: LBZV  (2.17) Với n > 2, véc tơ các tham số chuyển đổi toạ độ Z được xác định theo nguyên tắc số bình phương nhỏ nhất: VV T = min Theo nguyên tắc này, từ (2.17) chúng ta lập được hệ phương trình chuẩn: 0 LBBZB TT (2.18) Suy ra: LBBBZ TT 1)(  (2.19) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4839 Đối với lưới độ cao, ma trận B có dạng: TB )11......111( (2.20) Để đơn giản trong việc tính toán, trong (2.15) người ta thay thế các toạ độ '' , ii yx bằng các toạ độ trọng tâm. Điều này được thực hiện bằng cách di chuyển điểm gốc của hệ trục toạ độ tới điểm trọng tâm có toạ độ:              k y y k x x k i i k i i 1 ' 0 1 ' 0 (2.21) Lúc này, ma trận B được gọi là ma trận quy chuẩn và có dạng:           ii ii i k kB   10 01 (2.22) Trong đó: c xxi i 0 '  (2.23) c yyi i 0 '  (2.24) với:    k i i k i i yyxxc 1 2 0 ' 1 2 0 ' )()( (2.25) và k là số điểm tham gia định vị. 2.2.2. Định vị lưới trắc địa tự do Từ mô hình bài toán bình sai lưới tự do chúng ta thấy rằng, véc tơ ẩn số x tìm được phải thoả mãn đồng thời hai điều kiện: - minPVV T - XC T = 0 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4840 Điều kiện thứ nhất là nguyên tắc xử lý véc tơ trị đo, còn điều kiện thứ hai chính là nguyên tắc định vị lưới trắc địa tự do. Nguyên tắc định vị này có liên quan mật thiết với phép chuyển đổi toạ độ Helmert. Điều này có thể được giải thích như sau: Giả sử i là vị trí của một điểm ở thời điểm ban đầu và i’ là vị trí của điểm đó tại thời điểm xử lý lưới (hình 2.2). Gọi Vi là khoảng cách giữa hai vị trí của điểm i, lúc đó: 222 yxi VVV  Theo phần trên thì hệ phương trình số hiệu chỉnh trong bài toán chuyển đổi toạ độ Helmert có dạng (2.23): LBZV  Nếu giải hệ này theo điều kiện:    k i yixi k i i VVV 1 22 1 2 )( = min (2.26) sẽ thu được hệ phương trình chuẩn: 0 LBBZB TT (2.27) Nhân cả hai vế của (2.23) với ma trận TB , ta có: LBBZBVB TTT  (2.28) Từ (2.27) và (2.28), suy ra: Y X i i' VX VY Vi Hình 2.2 - Chuyển dịch vị trí của điểm i Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4841 VBT = 0 (2.29) Triển khai công thức (2.29) theo quan hệ (2.10) ta sẽ xác định được ma trận con C đối với các điểm trong lưới trong trường hợp tổng quát:           ii ii i k kC   10 01 - ứng với các điểm tham gia định vị    0000 0000 iC - ứng với các điểm còn lại trong lưới Đối với lưới mặt đất đo góc - cạnh, ma trận Ci có dạng:           i i i k kC   10 01 - ứng với các điểm tham gia định vị    000 000 iC - ứng với các điểm còn lại trong lưới Đối với lưới GPS, ma trận Ci có dạng: iC         k k 10 01 - ứng với các điểm tham gia định vị    0 0 0 0 iC - ứng với các điểm còn lại trong lưới Điều kiện định vị (2.29) được xây dựng trên cơ sở của tiêu chuẩn (2.26). Tiêu chuẩn này có thể phát biểu là: Tổng bình phương độ lệch toạ độ các điểm tham gia định vị là nhỏ nhất. Vì thế điều kiện (2.3) được gọi là điều kiện định vị lưới tự do. 2.2.3. Nhận xét 1. Bài toán chuyển đổi toạ độ Helmert có liên quan mật thiết tới vấn đề định vị lưới trắc địa tự do. Nói cách khác, vấn đề định vị các mạng lưới trắc Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4842 địa có bản chất là lưới tự do cần phải được xem xét trên cơ sở của phép chuyển đổi toạ độ Helmert. 2. Điều kiện (2.3) đưa vào nội dung của bài toán bình sai tự do nhằm giải quyết hai mục tiêu chủ yếu sau: - Khử tính suy biến của ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn. - Định vị lưới. 2.3. Một số đặc điểm của kết quả bình sai lưới tự do Để xét đặc điểm của kết quả bình sai lưới tự do, chúng ta đi tìm hiểu một ví dụ sau: Giả sử có một lưới độ cao tự do như hình 2.3 Số liệu tính toán 1. Độ cao của các điểm ở chu kỳ 1 Bảng 2.1: Bảng độ cao của các điểm ở chu kỳ 1 Stt Tên điểm Độ cao (mm) Stt Tên điểm Độ cao (mm) 1 M1 7724.75 3 M3 7270.48 2 M2 7933.83 4 M4 7065.44 M1M2 M4 M3 Hình 2.3: Sơ đồ lưới độ cao cơ sở Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4843 2. Số liệu quan trắc ở chu kỳ 2 Bảng 2.2: Bảng số liệu đo ở chu kỳ 2 Bình sai mạng lưới trên theo phương pháp bình sai lưới tự do với 4 lựa chọn khác nhau của ma trận định vị C kết quả thu được như sau: 1. Véc tơ nghiệm Bảng 2.3: Véc tơ số nghiệm ứng với các sự lựa chọn ma trận định vị C 2. Véc tơ số hiệu chỉnh Bảng 2.4: Véc tơ số hiệu chỉnh ứng với các sự lựa chọn ma trận định vị C Stt Tên chênh cao Chênh cao (mm) Số trạm máy 1 hM1-M2 +211.33 2 2 hM2-M3 -664.51 4 3 hM2-M4 -868.86 2 4 hM4-M3 +204.13 3 5 hM3-M1 +453.61 1 Stt Các sự lựa chọn ma trận định vị C Véc tơ nghiệm X ứng với các sự lựa chọn ma trận định vị C 1 ( 1 1 1 1 )T (-1.12 +1.00 -0.40 +0.52 )T 2 ( 0 1 1 1 )T (-1.50 +0.62 -0.77 +0.15 )T 3 ( 0 0 1 1 )T (-1.18 +0.94 -0.46 +0.46 )T 4 ( 0 0 0 1 )T (-1.64 +0.48 -0.92 0.00 )T Stt Các sự lựa chọnma trận định vị C Véc tơ số hiệu chỉnh V ứng với các sự lựa chọn ma trận định vị C 1 ( 1 1 1 1 )T (-0.12 -0.24 -0.01 -0.01 -0.06 )T 2 ( 0 1 1 1 )T (-0.12 -0.24 -0.01 -0.01 -0.06 )T 3 ( 0 0 1 1 )T (-0.12 -0.24 -0.01 -0.01 -0.06 )T 4 ( 0 0 0 1 )T (-0.12 -0.24 -0.01 -0.01 -0.06 )T Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4844 3. Vết của ma trận giả nghịch đảo Bảng 2.5: Vết của ma trận giả nghịch đảo ứng với các sự lựa chọn C Từ các kết quả bình sai trên ta có thể rút ra một số đặc điểm sau: - Véc tơ trị bình sai của các đại lượng đo là duy nhất, không phụ thuộc vào sự lựa chọn ma trận định vị C cũng như lựa chọn véc tơ toạ độ (độ cao) gần đúng. - Vết của ma trận giả nghịch đảo trong trường hợp ii BC  là nhỏ nhất. - Việc lựa chọn điều kiện bổ xung C sẽ làm thay đổi véc tơ nghiệm, hay nói cách khác, chúng có ảnh hưởng tới véc tơ toạ độ (độ cao) bình sai. Stt Các sự lựa chọnma trận định vị C Vết của ma trận giả nghịch đảo R ứng với các sự lựa chọn ma trận định vị C 1 ( 1 1 1 1 )T +2.085 2 ( 0 1 1 1 )T +2.298 3 ( 0 0 1 1 )T +2.723 4 ( 0 0 0 1 )T +5.021 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4845 Chương 3 ứng dụng bình sai lưới tự do trong xử lý lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình 3.1. tính toán xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang 3.1.1. Mục đích của việc xử lý lý số liệu Lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình được xây dựng thành hai bậc lưới: bậc một là lưới khống chế cơ sở, bậc hai là lưới kiểm tra. Mục đích của việc xử lý số liệu đối với bậc lưới khống chế cơ sở là xác định, đánh giá độ ổn định của hệ thống điểm trong bậc lưới này từ đó tìm ra các điểm ổn định để làm cơ sở gốc cho toàn bộ mạng lưới quan trắc. Bậc lưới kiểm tra được dùng để xác định toạ độ của các điểm quan trắc. 3.1.2. Nguyên tắc xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang Lưới quan trắc chuyển dịch ngang có đặc điểm là một dạng lưới tự do, do đó việc bình sai mạng lưới được thực hiện theo phương pháp bình sai lưới tự do theo nguyên tắc sau: - Bình sai tổng thể hai cấp lưới theo thuật toán bình sai lưới tự do, định vị lưới trong hệ thống các điểm toạ độ cơ sở. - Phân tích độ ổn định của hệ thống lưới cơ sở, nhằm tìm ra các điểm ổn định và không ổn định tại thời điểm xử lý lưới. - Định vị và bình sai lại mạng lưới theo các điểm cơ sở ổn định đã tìm được. 3.1.3. Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định của mốc cơ sở Điểm khống chế được coi là ổn định nếu chênh lệch tọa độ của điểm ở chu kỳ đang xét so với chu kỳ đầu không vượt quá giá trị giới hạn tính theo công thức: Imt. (3.1) Trong đó: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4846 Im : là độ chính xác cần thiết xác định vị trí điểm khống chế cơ sở tính theo (1.17). t : là hệ số chuyển đổi từ giá trị trung phương sang giá trị giới hạn. Như vậy, nếu điểm i bất kỳ có iQ thì kết luận điểm đó ổn định và ngược lại sẽ là điểm không ổn định. 3.2. thuật toán xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang Bước 1: Chọn ẩn số ẩn số được chọn là toạ độ bình sai của tất cả các điểm trong lưới, bao gồm các điểm của lưới cơ sở và các điểm của lưới quan trắc. Bước 2: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh của các trị đo Dạng tổng quát: VLAX  (3.2) Đối với mỗi loại trị đo các hệ số của phương trình số hiệu chỉnh được tính như sau: 1. Phương trình số hiệu chỉnh đối với trị đo góc (hình 3.1) Phương trình số hiệu chỉnh của trị đo góc β được biểu diễn dưới dạng tuyến tính: mm lybbxaaybxaybxaV iijikiijikkikkikjijjij    )()( (3.3) Trong đó: Hình 3.1 - Sơ đồ góc đo j i k β Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4847 ij ij ij ij ij ij S b S a )cos(. ; )sin(.   ik ik ik ik ik ik S b S a )cos(. ; )sin(.   )( 0 dommml   ( 0m : góc tính từ toạ độ gần đúng) 2. Phương trình số hiệu chỉnh đối với trị đo cạnh (hình 3.2) Phương trình số hiệu chỉnh của trị đo cạnh ikS được biểu diễn dưới dạng tuyến tính: ikik SiikiikkikkikS lbxaybxaV   (3.4) Trong đó: )( ikik Sina  )( iki Cosb  )( 0 doikikS SSl ik  ( 0ikS : chiều dài tính từ toạ độ gần đúng). Trong các công thức (3.3) và (3.4) thì: ijS , ikS , ij , ik - lần lượt là chiều dài và phương vị cạnh ij và ik ix , iy , jx , jy , kx , ky - là số hiệu chỉnh vào toạ độ gần đúng của các điểm i, j và k. i k ikS Hình 3.2 - Sơ đồ cạnh đo Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4848 3. Phương trình số hiệu chỉnh hướng đo (hình 3.3) ikik lybxaybxazV iikiikkikkik    1 (3.5) Trong đó: iz - Số hiệu chỉnh góc định hướng ik ik ik S a )sin(.   ; ik ị ik S b )cos(.   )(doik hl ik  Số hiệu chỉnh iz được khử theo quy tắc Schreiber bằng cách lập phương chỉnh tổng đối với mỗi trạm đo, sau đó lập hệ phương trình số hiệu chỉnh liên hợp và lập hệ phương trình số hiệu chỉnh tương đương. Bước 3: Lập hệ phương trình chuẩn Hệ phương trình chuẩn được viết dưới dạng ma trận: 0 bRX (3.6) Với: PAAR T ; PLAb T T nn yxyxyxX )...( 1211  (n - là tổng số điểm) Bước 4: Chọn điều kiện định vị Hệ phương trình điều kiện định vị trong bình sai lưới tự do có dạng tổng quát: i m k j Hình 3.3- Sơ đồ hướng đo ikS ik Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4849 0XC T (3.7) Số lượng cột trong ma trận C phải bằng số khuyết (d) trong lưới. Trong lưới quan trắc chuyển dịch ngang đo góc - cạnh nên (d=3), do đó các phần tử trong ma trận C được xác định theo công thức sau:     i i i x y C 10 01 - ứng với các điểm ổn định    000 000 iC - ứng với các điểm còn lại trong lưới Bước 5: Lập và giải hệ phương trình chuẩn mở rộng Hệ phương trình chuẩn mở rộng có dạng (2.4): 0 0        C T L b K X C CR (3.9) Tính ma trận giả nghịch đảo theo công thức: 1 0 ~ )(  TCCPRR (3.10) Sau khi tính được ma trận giả nghịch đảo ta sẽ tìm được nghiệm theo công thức: bRX ~ (3.11) Bước 6: Phân tích nghiệm Để đánh giá độ ổn định của các điểm khống chế cơ sở ta phải tiến hành phân tích nghiệm. Giá trị độ lệch Q của điểm thứ i được xác định theo công thức: 22 iii yxQ   (3.12) Trong các giá trị iQ ta tìm ra max)( iQ rồi so sánh max)( iQ với  ( được tính theo (3.1)) nếu max)( iQ ≤  tiến hành bình sai và đánh giá độ chính xác, ngược lại nếu max)( iQ >  ta sẽ loại bỏ điểm có giá trị max)( iQ ra khỏi danh sách các điểm tham gia định vị và việc tính toán được thực hiện lại từ bước 2. Hình 3.5 - Trật tự sắp xếp các hệ số của hệ phương trình chuẩn Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4850 Bước 7: Tính ma trận giả nghịch đảo và đánh giá độ chính xác 1. Công thức tính ma trận giả nghịch đảo được tính theo công thức (2.6). Tuy nhiên với việc nhân CC T với ma trận hệ số 0P ta sẽ có: 1 0 ~ )(  TCCPRR (3.13) Với 0P trong trường hợp tổng quát được lấy:          m m m m P 10 10 10 10 0 )6( m Trong tính toán đã chọn m = 7 2. Đánh giá độ chính xác - Sai số trung phương trọng số đơn vị: dtN PVV m T 0 (3.14) - Sai số trung phương của các ẩn số: ~ 0 XXX Rmm  (3.15) - Sai số trung phương của hàm số: fRfmm TF ~0 (3.16) Trong các công thức (3.14) và (3.16) thì: N - là số lượng trị đo t - là số lượng ẩn số d - là số khuyết của lưới f - là véc tơ hệ số của hàm cần đánh giá 3.2.8. Đánh giá sai số vị trí điểm theo Elíp sai số Trong trắc địa, sai số trung phương vị trí điểm của lưới khống chế mặt phẳng (trong hệ toạ độ xoy) thường được tính theo công thức: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4851 22 PP yxP mmM  (3.17) Hoặc 22 utP mmM  (3.18) Trong đó: PP yx mm , - Sai số trung phương toạ độ x, y của điểm P. ut mm , - Sai số trung phương hướng dọc và hướng ngang của điểm P. Trên các hướng khác nhau thì PP yx mm , , ut mm , có giá trị khác nhau, nhưng M lại là một giá trị không đổi. Nó là một đại lượng không phụ thuộc vào trục toạ độ. Hơn nữa, bản thân các sai số PP yx mm , , ut mm , cũng chỉ nói lên được độ lớn của sai số vị trí điểm trên hướng ấy, chứ không cho biết sai số vị trí điểm trên hướng bất kỳ cũng như ở hướng nào, vị trí điểm có sai số lớn nhất. Trong trắc địa công trình, ngoài những đòi hỏi về độ chính xác rất cao, thì nhiều khi chung ta còn cần phải quan tâm đến độ lớn của sai số vị trí điểm trên những hướng đặc biệt nào đó. Ví dụ trong quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thuỷ điện, chúng ta mong muốn sao cho các điểm kiểm tra có sai số vị trí điểm theo hướng áp lực là nhỏ nhất. Điều này chỉ có thể giải quyết được nhờ Elíp sai số. Như chúng ta đã biết, một Elíp sai sô được xác định bởi các yếu tố tọa độ tâm, bán trục lớn, bán trục nhỏ và góc định hướng của bán trục lớn. Toạ độ tâm Elíp chính là toạ độ của điểm cần nghiên cứu, các yếu tố còn lại được xác định theo công thức sau: - Bán trục lớn: 4 4)( 2 22 0 xyyyxxyyxx QQQQQ mE  (3.19) - Bán trục nhỏ: 4 4)( 2 22 0 xyyyxxyyxx QQQQQ mF  (3.20) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4852 - Hướng của bán trục lớn ( E ): yyxx xy E QQ Q tg  2)2(  (3.21) 3.3. sơ đồ khối và quy trình xử lý lưới quan trắc chuyển dịch ngang Như đã trình bày ở tiết 3.1, việc xử lý hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang bao gồm hai nhiệm vụ: - Phân tích hệ thống lưới cơ sở, tìm ra những điểm gốc ổn định tại thời điểm xử lý lưới. - Bình sai tổng thể hệ thống lưới, định vị lưới theo những điểm gốc ổn định để xác định toạ độ của các điểm kiểm tra gắn trên công trình. Về nguyên tắc, hai nhiệm vụ này có thể giải quyết tách biệt. Sau khi phân tích, tìm ra những điểm cơ sở ổn định và hiệu chỉnh cho những điểm kém ổn định, sẽ bình sai lưới quan trắc như một lưới phụ thuộc với số liệu gốc là toạ độ của các điểm cơ sở. Tuy nhiên như vậy, lưới quan trắc ít nhiều sẽ bị tác động của sai số số liệu gốc. Hơn nữa, nếu sử dụng máy tính điện tử sẽ làm giảm khả năng tự động hoá khi xử lý số liệu. Để khắc phục những hạn chế nêu trên, chúng tôi là tiến hành xử lý đồng thời 2 bậc lưới theo thuật toán đã trình bày ở tiết 3.2. Theo đó, hai nhiệm vụ nói trên khi xử lý hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang được chúng tôi giải quyết nhờ quá trình tính lặp sau đây: - Bước 1: Bình sai tổng thể hai cấp lưới theo thuật toán bình sai lưới tự do, định vị lưới trong hệ thống các điểm toạ độ cơ sở (toạ độ gốc). - Bước 2: Phân tích hệ thống lưới cơ sở để tìm ra những điểm toạ độ gốc ổn định theo tiêu chuẩn (3.1). - Bước 3: Bình sai lại hệ thống lưới, định vị lại mạng lưới theo các điểm toạ độ cơ sở ổn định đã tìm được ở bước 2. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4853 Quá trình tính lặp này được chúng tôi cụ thể bằng một quy trình xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang theo thuật toán bình sai lưới tự do. Do đó, việc xử lý được tiến hành như sau:  Chu kỳ 1: Lấy 2 điểm cơ sở làm điểm khởi tính để tính trị gần đúng cho toạ độ tất cả các điểm trong lưới (cả các điểm cơ sở và các điểm quan trắc). Sau đó, bình sai chung cả lưới cơ sở và lưới quan trắc như một lưới tự do (có số khuyết d>0) có lưu ý đến trọng số của các trị đo trong mỗi bậc lưới, với iC được chọn theo công thức (3.7). ở chu kỳ này không đặt vấn đề phân tích độ ổn định của các điểm cơ sở.  Chu kỳ 2: Bình sai hệ thống lưới theo thuật toán bình sai lưới tự do với các điểm định vị là các điểm của lưới cơ sở, kết hợp phân tích độ ổn định các mốc gốc theo tiêu chuẩn (3.1). Sẽ xẩy ra một trong các tình huống sau đây: - Có một số điểm nào đó trong hệ thống các định vị không ổn định : Loại lần lượt một trong số những điểm định vị không ổn định, bắt đầu từ điểm kém ổn định nhất ra khỏi danh sách các điểm định vị, tiến hành định vị lưới theo những điểm định vị còn lại. Nếu kết quả cho thấy những điểm định vị mới này đều ổn định thì dừng lại và chấp nhận kết quả bình sai. - Có một điểm định vị không ổn định: Loại điểm gốc này ra khỏi danh sách các điểm định vị, tiến hành định vị lưới theo các điểm định vị còn lại. - Tất cả các điểm định vị đều ổn định: Quá trình bình sai diễn ra bình thường, lưới quan trắc được định vị theo tất cả các điểm định vị.  ở chu kỳ thứ i, toạ độ của các điểm định vị ổn định được giữ nguyên, còn những điểm không ổn định sẽ nhận giá trị toạ độ mới để định vị tiếp cho chu kỳ thứ (i+1). Việc phân tích độ ổn định cũng được thực hiện như ở chu kỳ thứ 2. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4854 Sơ đồ khối của quy trình này được biểu diễn như hình 3.4 S Tính 10 )(  TCCPR BS và đánh giá ĐCX Lập hệ phương trình SHC Lập hệ phương trình chuẩn Tính )( 0 TCCPR  S Lt= Lt+l Ng = Ng - 1 Lập lại ma trận C Tính nghiệm X Bắt đầu Đọc file số liệu Lt=Ltl ? KOD=0? Đ Đ In kết quả Kết thúc Hình 3.4 - Sơ đồ khối chương trình bình sai lưới quan trắc chuyển dich ngang Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4855 3.4. Lập trình ứng dụng Một trong những yêu cầu cơ bản của công tác xử lý số liệu trắc địa là bảo đảm tính đúng đắn của các sản phẩm đầu ra và tăng nhanh tốc độ tính toán. Tính đúng đắn của quá trình tính toán có thể đảm bảo được nhờ việc lựa chọn những thuật toán và quy trình xử lý đúng. Còn để tăng nhanh tốc độ tính toán thì giải pháp duy nhất là ứng dụng các tiến bộ của công nghệ tin học. Hơn nữa, giải pháp này cũng đồng thời nâng cao được chất lượng của các phép toán do khắc phục được những hạn chế của các phương tiện tính toán đơn giản. Với các thuật toán và quy trình xử lý mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình được trình bày trong tiết 3.3, trong cuốn đồ án này chúng tôi đã tiến hành xây dựng một chương trình phần mềm máy tính. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN-77 kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0. Sau đây sẽ lần lượt giới thiệu cấu trúc của toàn bộ chương trình. 3.4.1. Thành lập phương trình số hiệu chỉnh a. Phương trình số hiệu chỉnh góc ở tiết 3.2 ta đã biết phương trình số hiệu chỉnh góc có dạng: mm lybbxaaybxaybxaV iijikiijikkikkikjijjij    )()( (3.22) Mỗi góc đo ta lập được một phương trình số hiệu chỉnh, có n góc đo ta sẽ lập được n phương trình số hiệu chỉnh. Các giá trị hệ số của mỗi phương trình số hiệu chỉnh được lưu trong véc tơ Hv(n) có độ dài là 2.t + 1 (t là tổng số điểm trong lưới) phần tử, trong đó có nhiều nhất 7 phần tử khác 0. Giả sử ta đánh số thứ tự của các điểm là 1, 2, …, t thì với một góc đo βm nào đó địa chỉ của các hệ số phương trình số hiệu chỉnh viết cho góc đó là: - Phần tử Hv(2.It(m)-1) = ija - hệ số của x điểm j . - Phần tử Hv(2.It(m)) = ijb - hệ số của y điểm j , It(m) là số thứ tự của điểm j của góc thứ m. - Phần tử Hv(2.Ip(m)-1) = ika - hệ số của x điểm k . Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4856 - Phần tử Hv(2.Ip(m)) = ikb - hệ số của y điểm k , Ip(m) là số thứ tự của điểm k của góc thứ m. - Phần tử Hv(2.Ig(m)-1) = ( ika - ija ) - hệ số của x điểm i. - Phần tử Hv(2.Ig(m)) = ( ikb - ijb ) - hệ số của y điểm i, Ip(m) là số thứ tự của điểm i của góc thứ m. - Phần tử Hv(2.t+1) = m l - số hạng tự do. Các hệ số ija , ijb , ika , ikb , ml được xác định theo các công thức trong mục 3.2 phần phương trình số hiệu chỉnh góc. b. Phương trình số hiệu chỉnh cạnh Tương tự như đối với phương trình số hiệu chỉnh của góc đo, ta xét phương trình số hiệu chỉnh của trị đo cạnh ikS : ikik SiikiikkikkikS lbxaybxaV   (3.23) Kích thước véc tơ số hiệu chỉnh của cạnh đo cũng bằng của góc đo, nghĩa là cũng có 2.t + 1 phần tử. Nếu gọi số thứ tự của điểm i của cạnh thứ m là Kd(m), điểm k là Kc(m) thì các hệ số tương ứng trong véc tơ là: Hv(2.Kd(m) – 1) = - ika Hv(2.Kd(m)) = - ikb Hv(2.Kc(m) – 1) = ika Hv(2.Kc(m)) = ikb Hv(2.t + 1) = ikSl Các hệ số ika , ikb , ikSl được xác định theo các công thức trong mục 3.2 phần phương trình số hiệu chỉnh góc. c. Phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị Phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị đo giữa hai điểm i, k có dạng: ikik lybxaybxazV iikiikkikkik    1 (3.24) Theo phương pháp mã hóa như trên ta có: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4857 Hv(2.Id(m) – 1) = - ika Hv(2.Id(m)) = - ikb Hv(2.Ic(m) – 1) = ika Hv(2.Ic(m)) = ikb Hv(2.t + 1) = ik l Với Id(m) và Ic(m) là số thứ tự của điểm i và của điểm k của cạnh thứ m. Các hệ số ika , ikb , ikl được xác định theo các công thức trong mục 3.2 phần phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị. 3.4.2. Thành lập phương trình chuẩn Các hệ số của hệ phương trình chuẩn được lưu giữ trong véc tơ PTC(N), bắt đầu từ phần tử 1 đến phần tử N tương ứng với địa chỉ của chúng trên bảng hệ số hệ phương trình chuẩn như sau: 1 2 4 7 .... 3 5 8 .... 6 9 .... 10 .... Các địa chỉ này được xác định theo công thức chuyển đổi từ mảng hai chiều sang mảng một chiều tính theo (3.24): 2/)1(  jjik nếu ji  2/)1(  iijk nếu ji  Trong đó: - i và j tương ứng là chỉ số hàng và cột của phần tử trên mảng hai chiều. - k là địa chỉ của phần tử đó trên mảng một chiều. Trật tự sắp xếp các hệ số của hệ phương trình chuẩn vào mảng (véc tơ) PTC(N) được mô tả như hình 3.5: R1 R2 R3 ... ... RN (3.25) Hình 3.5 - Trật tự sắp xếp các hệ số của hệ phương trình chuẩn PTC(N) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4858 Khi lập hệ phương trình chuẩn, chúng ta sử dụng công thức PAAR T . Các phần tử của ma trận R có thể viết dưới dạng: njninjijiij aapaapaapR  ....222111 (3.26) Nếu ký hiệu nR là hệ số của hệ phương trình chuẩn tính từ trị đo thứ nhất đến trị đo thứ n thì lúc đó có thể viết:    n k kjkik n ij aapR 1 (3.27) Như vậy, công thức (3.26) tương đương với công thức truy hồi: ii T i nn apaRR  1 (3.28) Trong đó: 1nR - Ma trận hệ số của hệ phương trình chuẩn tính đến trị đo thứ n-1. nR - Ma trận hệ số của hệ phương trình chuẩn tính đến trị đo thứ n. a - Véc tơ hệ số của phương trình số hiệu chỉnh trị đo thứ n. Số hạng tự do cũng được xếp chung vào mảng PTC(N) theo địa chỉ: ''' 2/)1( ittk  (3.29) với giá trị tính theo công thức truy hồi: ii T i nn lpabb  1 (3.30) Độ dài của véc tơ PTC(N) được xác định theo công thức: 2/)2)(1( ''  ttN (3.31) ở đây: t' = t + k là tổng số điểm trong lưới. i' là chỉ số của số hạng tự do của hệ phương trình chuẩn. 3.4.3. Lựa chọn điều kiện định vị Giai đoạn đầu của bước định vị, chúng tôi chọn điều kiện định vị theo tiêu chuẩn đã nói ở tiết 3.1: Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4859     i i i x y C 10 01 - ứng với các điểm của lưới cơ sở.    000 000 iC - ứng với các điểm của lưới quan trắc. Nếu sắp xếp các điểm định vị xuống cuối danh sách, thì ma trận định vị C sẽ có dạng như sau: T kttt CCCC )......0......000( 21  t cột k cột Điều kiện này không phải là cố định, nó có thể sẽ được xác lập lại nhờ quá trình tính lặp nếu biến so sánh của chương trình phát hiện thấy có điểm định vị nào đó của lưới cơ sở không ổn định. 3.4.4. Tính ma trận giả nghịch đảo Ma trận giả nghịch đảo được xác định theo công thức: 1 0 ~ )(  TCCPRR (3.32) Với việc sắp xếp các điểm định vị xuống cuối danh sách của các điểm trong lưới, thì ma trận TCCP0 sẽ bao gồm các phần tử khác không kể từ dòng thứ t+1 đến dòng thứ t+k (với k là số điểm tham gia định vị và t là số điểm còn lại của lưới). Thực hiện phép lấy tổng của 2 ma trận có cùng kích thước sẽ tìm được )( 0 TCCPR  . Để xác định 10~ )(  TCCPRR chúng tôi sử dụng phương pháp khử của Gauss theo 2 bước: - Khử xuôi để tính các phần tử của ma trận tương đương. - Khử ngược để tính các phần tử của ma trận nghịch đảo. Các phần tử của ma trận giả nghịch đảo được lưu giữ trong mảng PTC(N) xếp chèn lên các phần tử của ma trận hệ số hệ phương trinh chuẩn. Sử dụng ma trận giả nghịch đảo để tính nghiệm theo (3.11). Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4860 Bình sai và đánh giá độ chính xác được thực hiện theo các công thức từ (3.14) đến (3.16). 3.4.5. Lập trình đồ họa Để có một cái nhìn trực quan về đồ hình lưới cũng như hình dạng và hướng của Elíp sai số trong chương trình cũng đã xây dựng một Mô đun đồ hoạ. Mô đun đồ hoạ này được chạy trên nền của phần mền AutoCad. 3.4.5.1. Cấu trúc dữ liệu DXF Cấu trúc file DXF gồm ba phần chính: - Phần mở đầu: (Khoá mở đầu) 0 SECTION 2 ENTITIES - Phần kết thúc: (Khoá kết) 0 ENDSEC 0 EOF - Phần thân: bao gồm cấu trúc dữ liệu của các đối tượng trong bản vẽ. a. Cấu trúc DXF của đoạn thẳng (LINE) 0 Mã bắt đầu một cấu trúc LINE Kiểu vẽ đoạn thẳng 8 Mã của lớp thông tin KHUNG-BV Tên lớp 62 Mã màu 1 Giá trị màu 10 Mã toạ độ Y điểm đầu 276220.727 Giá trị toạ độ Y điểm đầu 20 Mã toạ độ X điểm đầu 1428689.965 Giá trị toạ độ X điểm đầu 30 Mã toạ độ Z điểm đầu 0.0 Giá trị toạ độ Z điểm đầu 11 Mã toạ độ X điểm cuối 278196.042 Giá trị toạ độ X điểm cuối 21 Mã toạ độ Y điểm cuối 1428689.965 Giá trị toạ độ Y điểm cuối 31 Mã toạ độ Z điểm cuối 0.0 Giá trị toạ độ Z điểm cuối Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4861 b. Cấu trúc DXF của đường tròn (CIRCLE) 0 Mã bắt đầu một cấu trúc CIRCLE Kiểu vẽ vòng tròn 8 Mã của lớp thông tin MOC-XD Tên lớp 62 Mã màu 2 Giá trị màu 10 Mã toạ độ Y của điểm tâm vòng tròn 277344.183 Giá trị toạ độ Y của điểm tâm vòng tròn 20 Mã toạ độ X của điểm tâm vòng tròn 1430267.792 Giá trị toạ độ X của điểm tâm vòng tròn 30 Mã toạ độ Z của điểm tâm vòng tròn 0.0 Giá trị toạ độ Z của điểm tâm vòng tròn 40 Mã bán kính của vòng tròn 6.000 Giá trị bán kính vòng tròn c. Cấu trúc DXF của chữ (TEXT) 0 Mã bắt đầu một cấu trúc TEXT Kiểu vẽ chữ 8 Mã của lớp thông tin DIEM-GOC Tên lớp 62 Mã màu 1 Giá trị màu 10 Mã toạ độ Y của điểm đặt chữ 277857.560 Giá trị toạ độ Y của điểm đặt chữ 20 Mã toạ độ X của điểm đặt chữ 1430047.649 Giá trị toạ độ X của điểm đặt chữ 30 Mã toạ độ Z của điểm đặt chữ 0.0 Giá trị toạ độ Z của điểm đặt chữ 40 Mã độ cao chữ 16.0 Giá trị độ cao chữ 1 Mã nội dung chữ TC-3 Nội dung chữ 41 Mã độ rông chữ 0.7 Giá trị độ rộng chữ 7 Mã kiểu chữ STANDARD Kiểu chữ Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4862 d. Cấu trúc DXF của cung tròn (ARC) 0 Mã bắt đầu một cấu trúc ARC Kiểu vẽ cung tròn 8 Mã lớp thông tin KH-GOC Tên lớp 62 Mã màu 6 Giá trị màu 10 Mã toạ độ Y của điểm đỉnh góc 277440.153 Giá trị toạ độ Y của điểm đỉnh góc 20 Mã toạ độ X của điểm đỉnh góc 1429644.548 Giá trị toạ độ X của điểm đỉnh góc 30 Mã toạ độ Z của điểm đỉnh góc 0.0 Giá trị toạ độ Z của điểm đỉnh góc 40 Mã bán kính cung tròn 20.0 Giá trị bán kính cung tròn 50 Mã hướng bên phải của góc 46.885472 Giá trị hướng bên phải 51 Mã hướng bên trái của góc 98.753913 Giá trị hướng bên trái 3.4.5.2. Cách tạo đồ hình lưới Để thể hiện đồ hình lưới tôi đã sử dụng các cấu trúc trên với: - Cấu trúc LINE để tạo hình dạng của lưới, đồng thời cũng dùng cấu trúc này để đánh dấu các cạnh đo, tạo hình tam giác để ký hiệu các điểm định vị và tạo khung bản vẽ. - Cấu trúc CIRCLE để tạo vòng tròn điểm nhằm thể hiện ký hiệu các điểm của bậc lưới quan trắc. - Cấu trúc TEXT để tạo tên điểm. - Cấu trúc ARC để tạo cung trong các góc đo. 3.4.5.3. Cách tạo Elíp sai số Do cấu trúc DXF của Elíp là rất phức tạp nên việc tạo ra một hình Elíp là rất khó khăn. Để đơn giản tôi thực hiện chia nhỏ đường Elíp thành nhều điểm (trong chương trình tôi đã chia thành 100 điểm). Sau đó tôi đã dùng các LINE để nối liên tiếp các điểm kề nhau (với chú ý điểm cuối cùng trùng với điểm đầu Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4863 tiên). Vần đề đặt ra là phải xác định được toạ độ của các điểm trên Elíp trong hệ toạ độ chung của lưới với bán trục lớn của Elíp bị nghiêng một góc bằng E . Việc xác định toạ độ của các điểm trên Elíp theo hệ toạ độ kể trên được thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Xác định toạ của các điểm trên Elíp trong hệ toạ độ phẳng (Hình 3.6) Trong mục 3.2.8 chúng ta đã xác định được các tham số của một Elíp đó là bán trục lớn E, bán trục nhỏ F, do đó ta có thể xác định được phương trình của Elíp trong hệ toạ độ phẳng có dạng: 12 2 2 2  F y E x (3.33) Suy ra: 22 yF F E x  (3.34) Do ta chia Elíp thành 100 điểm đo đó mỗi một góc phần tư của Elíp ta sẽ có 25 điểm. Ta tiến hành chia bán trục nhỏ F thành 25 đoạn bằng nhau ta sẽ xác định được toạ độ y của các điểm ở một góc phần tư (giả sử ở góc phần tư thứ 4): 25 1 Fb  từ đó tính được: )251()1()1(  ibiy i (3.35) ở đây ta quy định 0; 11  yEx . Với các giá trị y tìm được ở (3.35) thay vào (3.34) ta sẽ xác định được giá trị x. Do Elíp có tính chất đối xứng do vậy ta chỉ cần lấy đối xứng các toạ độ tìm được ta sẽ xác định được toạ độ trong hệ toạ độ phẳng của các điểm cần tìm trên Elíp. o Hình 3.6 - Hình Elíp trong hệ toạ độ phẳng y xE-E F -F 12 3 4 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4864 Bước 2: Xác định toạ của các điểm trên Elíp trong hệ toạ độ chung của lưới với bán trục lớn của Elíp bị nghiêng một góc bằng E (Hình 3.7). Từ toạ độ đã tìm được ở bước 1 ta đi tính các yếu tố iS , i như sau: 22 iii yxS  (3.36)       1 1 xx yy arctg i i i (3.37) Từ iS , i tìm được ta sẽ tính được toạ độ của các điểm trong hệ toạ độ chung của lưới với bán trục lớn của Elíp bị nghiêng một góc bằng E như sau:     )(. )(. , , iEiPi iEiPi SinSyy CosSxx   (3.38) Trong các công thức (3.36), (3.37), (3.38) thì 1001i Toạ độ các điểm tìm được ở trên sẽ được lưu trong véc tơ X3(N) và Y3(N) có độ dài là 100 phần tử. Với việc dùng các LINE để nối liên tiếp các điểm ta sẽ thu được hình Elíp. Độ trơn của Elíp phụ thuộc vào mật độ điểm trên Elíp, mật độ điểm càng dày thì Elíp càng trơn và ngược lại. Tuy nhiên nếu mật độ điểm quá dày sẽ gây tốn bộ nhớ, do đó cần lựa chọn mật độ cho phù hợp. Trong chương trình tôi đã chọn mật độ 100 điểm trên Elíp là hoàn toàn phù hợp. 2 P 1S Hình 3.6- Hình Elíp trong hệ toạ độ chung của lưới có bán trục lớn bị nghiêng một góc E E 1 2 i 2S iS Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4865 3.4.6. Cấu trúc dữ liệu của chương trình Để chương trình có thể hoạt động được với những số liệu của lưới đã cho, chúng tôi đã tổ chức tệp dữ liệu cho chương trình với cấu trúc như sau: a. Xác định các tham số kỹ thuật của lưới - Tên công trình. - Số lượng điểm tham gia định vị. - Số lượng điểm kiểm tra. - Số lượng góc đo. - Số lượng cạnh đo. - Các đặc trưng về độ chính xác. - Chu kỳ quan trắc. - Tỷ lệ lưới . - Tỷ lệ Elíp sai số. b. Mã hoá thông tin lưới - Các điểm của lưới được đánh số liên tục từ 1 đến hết theo nguyên tắc: các điểm của lưới quan trắc được đánh số trước, sau đó đến các điểm của lưới cơ sở. - Tên các điểm của lưới được lưu giữ trong mảng riêng cũng theo nguyên tắc trên. - Giá trị toạ độ cao gốc ổn định được lưu trong một mảng khác theo thứ tự tăng dần của mã số các điểm gốc. - Các trị đo được mã hoá theo nguyên tắc: Đối với trị đo góc: mã số của điểm trái, mã số của điểm giữa, mã số của điểm phải, giá trị góc đo (độ, phút, giây). Đối với trị đo cạnh: mã số của điểm đầu, mã số của điểm cuối, giá trị cạnh đo. Đối với trị đo phương vị: mã số của điểm đầu, mã số của điểm cuối, giá trị phương vị đo. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4866 3.4.7. Chương trình nguồn và tệp dữ liệu Chương trình nguồn và tệp dữ liệu được in trong Phụ lục 1 và Phụ lục 2. 3.4.8. Xây dựng phần mềm AppliNet Giao diện của phần mềm AppliNet được thiết kế dựa trên ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0. Giao diện chính của phần mềm được thể hiện trên hình 3.7. Các thực đơn chính của phần mềm : 1. Lưới mặt bằng, gồm có: Ước tính lưới truyền thống, Ước tính lưới tự do, Bình sai lưới tự do. 2. Lưới độ cao, bao gồm: Ước tính lưới truyền thống, Ước tính lưới tự do, Bình sai lưới truyền thống, Bình sai lưới tự do. Hình 3.7 - Màn hình giao diện chính của phần mềm Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4867 3. Tính chuyển toạ đô, bao gồm: Tính chuyển từ toạ độ phẳng x,y sang hệ toạ độ trắc địa BL và ngược lại, Tính chuyển toạ độ Helmert, Tính chuyển giữa các hệ quy chiếu. 3.4.9. Sử dụng phần mềm AppliNet a. Bình sai lưới mặt bằng tự do 1. Khởi động AppliNet, vào thực đơn bình Lưới mặt bằng sau đó vào Bình sai lưới tự do sẽ có giao diện mô đun như hình 3.8. 2. Vào File rồi vào Mở tệp dữ liệu đã có cửa sổ Open sẽ mở ra cho phép chúng ta chọn File số liệu đã soạn sẵn (hình 3.9). 3. Có thể tạo file số liệu ngay trên màn hình của chương trình. Sau khi đã tạo xong, vào Lưu tệp dữ liệu để lưu lại. Khi đó, cửa sổ Save hiện ra cho phép đặt ten file số liệu vừa tạo (hình 3.10) 4. Vào Bình sai để thực hiện tính toán bình sai Hình 3.8 - Giao diện Mô đun Bình sai lưới tự do Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4868 Sau khi việc bình sai được thực hiện song thì file kết quả sẽ hiện lên bên cạnh cho chúng ta xem. Chúng ta có thể thấy kết quả ở hình 3.11. Hình 3.9 - Cửa sổ Open Hình 3.10 - Cửa sổ Save As Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4869 b. Các thực đơn khác Thao tác thực hiện cũng được tiến hành tương tự như Mô đun Bình sai lưới tự do. 3.5. Tính toán thực nghiệm Để kiểm nghiệm tính đúng đắn của chương trình, chúng tôi đã tiến hành tính toán thực nghiệm với số liệu dùng để tính toán là: Lưới khống chế cơ sở quan trắc chuyển dịch ngang thuỷ điện YALY (Chu kỳ 8). Hệ thống lưới được tạo nên từ 9 điểm khống chế là: QT1, QT2, QT3, QT4, QT5, QT7, QT8, QT9, QT10. Lưới được đo theo phương pháp hỗn hợp góc - cạnh với 42 góc và 26 cạnh đo. Việc đo đạc mạng lưới được thực hiện bằng máy toàn đạc điện tử TC-1700 với sai số đo góc "2m , sai số đo cạnh DmS 22  (ppm). Sơ đồ lưới: (Trang bên) Hình 3.11 - Kết quả tính toán bình sai Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4870 ở chu kỳ 7 toạ độ bình sai của các điểm khống chế cơ sở như sau: Bảng 3.1: Toạ độ bình sai của các điểm khống chế cơ sở ở chu kỳ 7 Kết quả tính toán được trình bày trong Phụ lục 3. Stt Tên điểm X(m) Y(m) 1 QT1 1574122.3920 805880.3276 2 QT2 1574554.5158 805200.0594 3 QT3 1574814.6264 805458.7150 4 QT4 1575256.5361 805633.1287 5 QT5 1575472.4294 805858.8323 6 QT7 1573853.8329 807036.3465 7 QT8 1574507.8733 807688.7982 8 QT9 1574191.3110 805794.8655 9 QT10 1574036.4410 805473.4803 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4871 Kết luận Trong quá trình thực hiện bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và ứng dụng trong xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình”, tôi rút ra một số kết luận và kiến nghị sau: 1. Mạng lưới quan trắc biến dạng công trình có bản chất là lưới tự do, vì vậy việc ứng dụng phương pháp bình sai lưới tự do trong mạng lưới này là cần thiết và phù hợp với bản chất của nó. Điều này góp phần nâng cao chất lượng của công tác xử lý số liệu đối với lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình. 2. Quy trình và thuật toán xử lý mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang được trình bày trong đồ án này là hoàn toàn phù hợp với bản chất của mạng lưới đã nêu, đồng thời thuận tiện cho việc lập trình trên máy tính. 3. Chúng tôi đã triển khai các thuật toán bằng một chương trình xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình trên máy tính và cho kết quả trùng khớp với một số phần mền của các thầy trong khoa Trắc địa. Điều này đã chứng tỏ rằng những thuật toán được trình bày trong đồ án này là hoàn toàn chặt chẽ đồng thời cũng thể hiện tính đúng đắn của chương trình mà chúng tôi đã xây dựng. Trong thời gian thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô trong Khoa Trắc địa cùng các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS. Nguyễn Quang Phúc. Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ còn hạn chế nên cuốn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp để cuốn đồ án được hoàn chỉnh hơn. Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4872 Phụ lục 1 Chương trình nguồn $debug $large c CHUONG TRINH BINH SAI LUOI QUAN TRAC CHUYEN DICH NGANG c Ho va ten :Phung xuan Thuy c Lop : Trac dia A - K48 Implicit Real *8(a-h, o-z) Character ff*100,chon*3 Character Khd(100)*8,Kms*7,pu*10 Character Tr*8, Tenct*100, Dgia*7 Common /v1/ X(100),Y(100),It(500),Ig(500),Ip(500) Common /v3/ Goc(500),Kd(500),Kc(500),Canh(500) Common /v2/ Hv(200),Ptc(5000) Common /v4/ Idfv(500),Icfv(500),Gocfv(500) Dimension Sth(500),Sm(500),S(500),Sa(500),Ktt(100),IL(500) Dimension Id6(500),Ip6(500),g6(500) Dimension B(50,3), C(50,3),BB(5000),CC(5000) Dimension RLV(100),Qi(1000),SSd(500),Xe(500),Ye(500) Dimension Be(100),Ph(100),Ae(100),Se(1000),X3(500),Y3(500) Write (*,'(a\)') ' Nhap ten FILE du lieu : ' Read (*, '(a)') ff Open (1, file= ff, status= 'old') Write (*,'(a\)') ' Nhap ten FILE ket qua : ' Read (*, '(a)') ff Open (4, file= ff, status= 'new') b1= 1.d0 Pi= 4.d0*dAtan(b1) Pi2= 2.d0*Pi Ro= 3600.d0*180.d0/Pi Read (1,'(a)') Tenct Read (1,*) Ng,Nxd,Ngoc,Ncanh,Ssg,a,b1,H,dp,Nck,TL,Tle Write (4,1200) Tenct,Ng,Nxd,Ngoc,Ncanh 1200 Format (// 31X,'KET QUA BINH SAI'/ * 10X,A100/ * 28x,'(Luoi co so khuyet d=3)'/ * 24X,'=============000=============='///// * 13X,'I. CAC THAM SO CUA LUOI:'/ * 13X,'========================'/ * 16X, '-So diem dinh vi : ' ,I3/ * 16X, '-So diem can xac dinh : ' ,I3/ * 16X, '-So luong goc do : ' ,I3/ * 16X, '-So luong canh do : ' ,I3/) NF=Ng Nf1=Nxd Ndi=Nxd+Ng Read(1,50)(Khd(I),I=1,Ndi) 50 Format(10A7) Do 444 M=1,Ndi Read(1,*) M,X(M),Y(M) 444 Continue IB=1 Do 1 I=1, NG K=I+Nxd Write(4,260) I,Khd(k),X(k),Y(k) 260 Format(11x,'|',I3,' | ',A7,' |',F13.4,' |',F13.4,' |' *' |') 1 Continue Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4873 Write(4,251) 251 Format(11x,68('=')) Do 2 M=1, Ngoc Read (1,*) It(m),Ig(m),Ip(m),Id,Iph,giay Goc(m)= (Id*3600.d0+Iph*60.d0+giay)/Ro 2 Continue Do 3 M= 1,Ncanh Read (1,*) Kd(m),Kc(m),canh(m) c Canh(m)=Canh(m)+(Canh(m)*Hm)/Re 3 Continue Do 5 M=1,Nfv Read(1,*) Idfv(m),Icfv(m),Id,Iph,giay Gocfv(m)=(Id*3600.d0+Iph*60.d0+giay)/Ro 5 Continue Lt1=1 760 Ian= Ndi*2 KK =Ian*(Ian-1)/2+Ian Ms=Ian*(Ian+1)/2 Do 199 IQ=1,Ms PTC(IQ)=0.d0 199 Continue If(Ngoc.eq.0.d0) Goto 511 Do 600 M=1,Ngoc I= Ig(M) J= It(M) K= Ip(M) Call dSHCG(Ro,Pi2,I,J,K,M,Ian) P= 1.d0/(ssg**2) Call dPTC(Ian, P) 600 Continue 511 If(Ncanh.eq.0.d0) Goto 512 Do 640 M= 1,Ncanh I= Kd(M) J= Kc(M) Call dSHCC(M,I,J,Ian,Sk) P=1.d0/((a+b1*Canh(M))**2) Call dPTC(Ian, P) 640 Continue 512 If(Nfv.EQ.0.d0) Goto 741 Do 740 M=1,Nfv I=Idfv(m) J=Icfv(m) Call dSHCFV(Ro,Pi2,I,J,M,Ian) P=1.d0/(Ssfv**2) Call dPTC(Ian, P) 740 Continue c ---------Doan ap dung phuong phap binh sai luoi tu do--------------- 741 Sx=0.d0 Sy=0.d0 N1=Ndi-Ng M1=N1+1 Do 1111 I=M1,Ndi Sx=Sx+X(I)/Ng Sy=Sy+Y(I)/Ng 1111 Continue CC1=0.d0 Do 1112 I=M1,Ndi CC1=CC1+(X(I)-Sx)**2+(Y(I)-Sy)**2 1112 Continue Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4874 CC1=dsqrt(CC1) dm1=Ng*1.d0 dm1=1.d0/dsqrt(dm1) N0=M1*2-1 Do 1113 I=1,Ian B(I,1)=dm1*MOD(I,2) B(I,2)=dm1*MOD(I+1,2) If(Ng.eq.Ndi) Goto 1113 C(I,1)=B(I,1) C(I,2)=B(I,2) If(I.GE.N0) Goto 1113 C(I,1)=0.d0 C(I,2)=0.d0 1113 Continue Do 1114 I=1,Ndi B(2*I-1,3)= (Y(I)-Sy)/CC1 B(2*I,3) =-(X(I)-Sx)/CC1 If(Ng.eq.Ndi) Goto 1114 C(2*I-1,3)=B(2*I-1,3) C(2*I,3) =B(2*I,3) If(I.ge.M1) Goto 1114 C(2*I-1,3)=0.d0 C(2*I,3) =0.d0 1114 Continue KL=(Ian-1)*Ian/2+Ian Do 1115 L1=1,KL BB(L1)=0.d0 CC(L1)=0.d0 1115 Continue Do 1116 I=1,Ian Do 1117 K=I,Ian J=(K-1)*K/2+I Do 1118 L=1,3 If(Ng.EQ.Ndi) Goto 1130 CC(J)=CC(J)+C(I,L)*C(K,L) 1130 BB(J)=BB(J)+B(I,L)*B(K,L) 1118 Continue 1117 Continue 1116 Continue c --------Xong BB" va CC"------------ KL=(Ian-1)*Ian/2+Ian Do 1131 L=1,KL If(Ng.EQ.Ndi) Goto 132 PTC(L)=PTC(L)+CC(L)*10000000.d0 Goto 1131 132 PTC(L)=PTC(L)+BB(L)*10000000.d0 1131 Continue Ls=Ian-1 Call DTDNG(Ls) Call DNDAO(Ian) Do 800 I2=1,Ian RLV(I2)=0.d0 800 Continue Do 801 I3=1,Ian Do 802 J3=1,Ian If(J3.GT.I3) Goto 805 K=(I3-1)*I3/2+J3 Goto 806 805 K=(J3-1)*J3/2+I3 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4875 806 RLV(I3)=RLV(I3)-PTC(K)*PTC(KL+J3) 802 Continue 801 Continue c --------- Xong Nghiem --------------- Do 951 I=(Nxd+1),Ndi dxi =RLV(I*2-1) dyi =RLV(I*2) Qi(I)=dsqrt(dxi**2+dyi**2) 951 Continue Qq=0.d0 Do 711 I=(Nxd+1),Ndi If(Qi(I).LE.Qq) Goto 711 Qq=Qi(I) Kj1=I 711 Continue dp1=2.d0*dp If(Qq.LE.dp1) Goto 751 Kms =Khd(Kj1) Xmax=X(Kj1) Ymax=Y(Kj1) X2 =X(Nxd+1) Y2 =Y(Nxd+1) X(Nxd+1) =Xmax Y(Nxd+1) =Ymax X(Kj1) =X2 Y(Kj1) =Y2 Khd(Kj1) =Khd(Nxd+1) Khd(Nxd+1)=Kms 2110 Continue Knn=1000 K11=Nxd+1 Do 753 I=1,Ngoc If(It(I).EQ.Kj1) It(I)=Knn If(Ig(I).EQ.Kj1) Ig(I)=Knn If(Ip(I).EQ.Kj1) Ip(I)=Knn 753 Continue Do 588 I=1,Ngoc If(It(I).EQ.K11) It(I)=Kj1 If(It(I).EQ.Knn) It(I)=K11 If(Ig(I).EQ.K11) Ig(I)=Kj1 If(Ig(I).EQ.Knn) Ig(I)=K11 If(Ip(I).EQ.K11) Ip(I)=Kj1 If(Ip(I).EQ.Knn) Ip(I)=K11 588 Continue Do 1777 I=1,Ncanh If(Kd(I).EQ.Kj1) Kd(I)=Knn If(Kc(I).EQ.Kj1) Kc(I)=Knn 1777 Continue Do 188 I=1,Ncanh If(Kd(I).EQ.K11) Kd(I)=Kj1 If(Kd(I).EQ.Knn) Kd(I)=K11 If(Kc(I).EQ.K11) Kc(I)=Kj1 If(Kc(I).EQ.Knn) Kc(I)=K11 188 Continue Ng=Ng-1 Nxd=Nxd+1 Ian1=2*(Ng+Ndi) Do 161 I= 1,(Ian1+1) Do 163 J= I,(Ian1+1) K= J*(J-1)/2 + I Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4876 PTC(K)= 0.d0 163 Continue 161 Continue Lt1=Lt1+1 Goto 760 751 IB=IB+1 dp1=dp1*1000 Do 435 I=1,NF K=I+Nf1 xf=1000*RLV(K*2-1) yf=1000*RLV(K*2) Qf1=dsqrt(xf**2+yf**2) If(Qf1.LE.dp1) Goto 436 Write(4,437) I,Khd(K),xf,yf,Qf1 437 Format(11x,'| ',I2,' | ',A7,' | ',F6.1,' | ', *F6.1,' | ',F6.1,' | Khong on dinh |') Goto 435 436 Write(4,438) I,Khd(K),xf,yf,Qf1 438 Format(11x,'| ',I2,' | ',A7,' | ',F6.1,' | ', *F6.1,' | ',F6.1,' | On dinh |') 435 Continue dp=dp*1000 Write(4,439) dp1 439 Format(11x,84('=')// *28x,'Do lech cho phep: ',F4.1,' (mm)') IB=IB+1 Pvv1=0.d0 Do 810 M= 1,Ngoc Pg=1.d0/(Ssg**2) I=Ig(M) J=It(M) K=Ip(M) Call dSHCG(Ro,Pi2,I,J,K,M,Ian) V= 0.d0 Do 812 L= 1, Ian V=V + HV(L)*RLV(L) 812 Continue V=V+HV(Ian+1) Pvv1=Pvv1+V*V*Pg Call Drado(Goc(M),Id,Iph,giay,Ro) Id1 = Id Iph1 = Iph Giay1= Giay+V If(Giay1.ge.60.d0) Goto 830 If(Giay1.lt.0.d0) Goto 832 Goto 860 832 II = Giay1/60.d0-1 Iph1 = Iph1+II Giay1= Giay1+Abs(II*60.d0) If(Iph1.le.0.d0) Goto 833 Goto 860 833 II = Iph1/60.d0-1 Id1 = Id1+II Iph1= Iph1+Abs(II*60.d0) Goto 860 830 II = Giay1/60.d0 Iph1 = Iph1+II Giay1= Giay1-II*60.d0 If(Iph1.ge.60) Goto 831 Goto 860 831 II = Iph1/60.d0 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4877 Id1 = Id1+II Iph1= Iph1-II*60.d0 Goto 860 860 Write (4,813) M,Khd(It(M)),Khd(Ig(M)),Khd(Ip(M)), *Id, Iph , Giay, V, Id1, Iph1, Giay1 813 Format (11x,'|', I3, ' | ', 3A7, '|', I4, I3, F6.2, ' |', *F5.1,' |', I4, I3, F6.2, ' |' ) 810 Continue Write(4, 890) 890 Format(11x,66('=')) 514 If(Ncanh.EQ.0.d0) goto 515 IB=IB+1 Pvv2=0.d0 Do 910 M=1,(Ncanh) I=Kd(M) J=Kc(M) Pc=1/((a+b1*Canh(m))**2) Call dSHCC(M,I,J,Ian,Sk) V=0.d0 Do 912 L=1,Ian V=V+HV(L)*RLV(L) 912 Continue V=V+HV(Ian+1) Pvv2=Pvv2+V*V*Pc Canhbs=Canh(M)+V V=V*1000.d0 Write (4, 913) M,Khd(Kd(M)),Khd(Kc(M)),Canh(M),V,Canhbs 913 Format (11x,'|',I3,' | ' , A7,' - ', A7, ' |', F10.3, ' | ', * F4.1, ' |', F10.3, ' |') 910 Continue Write(4, 914) 914 Format(11x,62('=')) 515 If(Nfv.eq.0.d0) Goto 1222 IB=IB+1 Pvv3=0.d0 Do 310 M= 1,Ngoc Pfv=1/(Ssfv**2) I=Idfv(M) J=Icfv(M) Call dSHCFV(Ro,Pi2,I,J,M,Ian) V= 0.d0 Do 312 L= 1, Ian V=V + HV(L)*RLV(L) 312 Continue V=V+HV(Ian+1) Pvv3=Pvv3+V*V*Pfv Call Drado(Gocfv(M),Id,Iph,giay,Ro) Id1 = Id Iph1 = Iph Giay1= Giay+V If(Giay1.ge.60.d0) Goto 330 If(Giay1.lt.0.d0) Goto 332 Goto 360 332 II = Giay1/60.d0-1 Iph1 = Iph1+II Giay1= Giay1+Abs(II*60.d0) If(Iph1.le.0.d0) Goto 333 Goto 360 333 II = Iph1/60.d0-1 Id1 = Id1+II Iph1= Iph1+Abs(II*60.d0) Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4878 Goto 360 330 II = Giay1/60.d0 Iph1 = Iph1+II Giay1= Giay1-II*60.d0 If(Iph1.ge.60) Goto 331 Goto 360 331 II = Iph1/60.d0 Id1 = Id1+II Iph1= Iph1-II*60.d0 Goto 360 360 Write (4,313) M,Khd(Idfv(M)),Khd(Icfv(M)) * ,Id, Iph , Giay, V, Id1, Iph1, Giay1 313 Format ( 11x,'|', I3, ' |', A7, ' ', A7, ' |', I4, I3, * F6.2, '|', F8.2,4X,'|', I4, I3, F6.2, '|' ) 310 Continue Write(4, 390) 390 Format(11x,64('=')) PVV=Pvv1+Pvv2+Pvv2 Goto 939 1222 PVV=Pvv1+Pvv2 939 SSDV=dsqrt(PVV/(Ngoc+Ncanh+Nfv-2*Ndi+3)) Do 1020 M=1, Ncanh I=Kd(M) J=Kc(M) Call dSHCC(M,I,J,Ian,Sk) QF= 0.d0 Call Dhts(Ian, QF) Sm(m)= SSDV*Dsqrt(ABS(QF)) Ktt(m)=Sk/Sm(m) Ktt(m)=(Ktt(m)/1000.d0) Ktt(m)=Ktt(m)*1000.d0 Call dSHCFV(Ro,Pi2,I,J,M,Ian) QF=0.d0 Call Dhts(Ian,QF) Sa(m)=SSDV*Dsqrt(ABS(QF)) 1020 Continue KI=1000000000 Do 80 I=1,Ncanh If(Ktt(I).GE.KI) Goto 80 KI=Ktt(I) Kj=Kd(I) Kn=Kc(I) 80 Continue ss=0.d0 Do 341 I=1,Ncanh If(Sa(I).LE.ss) Goto 341 ss=Sa(I) Ko=Kd(I) Kz=Kc(I) 341 Continue IB=IB+1 Do 989 I=1,Nxd X(I)=X(I)+RLV(I*2-1) Y(I)=Y(I)+RLV(I*2) 989 Continue Do 231 I2=1,Ndi Kq=0 Do 232 m=1,Ngoc If(Ig(m).EQ.I2) Goto 233 Goto 232 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4879 233 Kq=Kq+1 IL(Kq)=It(m) k4=m 232 Continue If(Ip(k4).EQ.IL(1)) Goto 272 kq=kq+1 IL(kq)=Ip(k4) 272 Do 270 m=1,Kq I=I2 J=IL(m) Call dSHCC(M,I,J,Ian,Sk) QF= 0.d0 Call Dhts(Ian, QF) Sm(m)= SSDV*Dsqrt(ABS(QF)) Ktt(m)=Sk/Sm(m) Ktt(m)=(Ktt(m)/1000.d0) Ktt(m)=Ktt(m)*1000.d0 Call dSHCFV(Ro,Pi2,I,J,M,Ian) QF=0.d0 Call Dhts(Ian,QF) Sa(m)=SSDV*Dsqrt(ABS(QF)) DX1=X(J)-X(I) DY1=Y(J)-Y(I) S(m)=dsqrt(DX1**2+DY1**2) tu=(S(m)*Sa(m))/Ro Sth(m)=dsqrt(Sm(m)*Sm(m)+Tu**2) afa=dMod(dAtan2(DY1,DX1)+Pi2,Pi2) If(afa.Lt.0.d0) afa=afa+Pi2 Call Drado (afa,Id6(m),Ip6(m),g6(m),Ro) Sm(m)=Sm(M)*1000.d0 Sth(m)=Sth(m)*1000.d0 270 Continue 231 Continue Write(4,411) 411 Format(11x,89('=')) IB=IB+1 Do 710 I=1,Ndi Kx =(I*2-1)*(I*2-2)/2+I*2-1 Ky =(I*2)*(I*2-1)/2+I*2 Kxy=Ky-1 Qx =PTC(Kx) Qy =PTC(Ky) Qxy=PTC(Kxy) SSx=1000.d0*SSDV*Dsqrt(ABS(Qx)) SSy=1000.d0*SSDV*Dsqrt(ABS(Qy)) SSd(I)=Dsqrt(SSx*SSx+SSy*SSy) ZM=Qx-Qy ZN=2*Qxy ZZ=Qx+Qy ZR=Dsqrt(ZM*ZM+ZN*ZN) Ae(I)=SSDV*Dsqrt((ZZ+ZR)/2) Be(I)=SSDV*Dsqrt((ZZ-ZR)/2) Ae1=1000.d0*Ae(I) Be1=1000.d0*Be(I) Ph(I)=dMod(dAtan2(ZN,ZM)+Pi2,Pi2) If(Ph(I).Lt.0.d0) Ph(I)=Ph(I)+Pi2 If(Ph(I).GT.Pi) Ph(I)=Ph(I)-Pi Ph1=Ph(I) Call Drado(Ph1,Id,Iph,giay,Ro) Write (4,788) I,Khd(I),X(I),Y(I),SSx,SSy,SSd(I), *Ae1,Be1,Id,Iph Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4880 788 Format (11x,'|', I3,' | ', A7,'|', F13.4,' |', F13.4,' | ', *F4.1,' | ',F4.1,' | ', F4.1,' | ',F5.2,' | ',F5.2,' | ', *I4,3x,I3,' |') 710 Continue Write(4, 712) 712 Format(11x,102('=')) Sd=0.d0 Do 342 I=1,Ndi If(SSd(I).LE.Sd) Goto 342 Sd=SSd(I) Km=I 342 Continue Write(4, 2001) 2001 Format(/13x,'VII.KET LUAN:'/ * 13x,'=============') Write(4,1027) SSDV 1027 Format(15x,'1. Sai so trung phuong trong so don vi mo =', *F6.2,' " '/ * 15x,'------------------------------------------------' *'----------') Write (4,348) Khd(Ko),Khd(Kz),ss 348 Format(15x,'2. Phuong vi yeu nhat ', * A7,'- ',A7,' ma =',F6.2,' " '/ * 15x,'------------------------------------------------' *'----------') Write (4,1119) Khd(Kj),Khd(Kn),KI 1119 Format(15x,'3. Canh yeu nhat ', *A7,'- ',A7,'ms/S = 1/',I6/ * 15x,'------------------------------------------------' *'----------') Write(4,453) Khd(Km),Sd 453 Format(15x,'4. Diem yeu nhat ',A7,' Mp =', * F5.1,'(mm)'/ * 15x,'------------------------------------------------' *'----------') Write(4,566) 566 Format(///40x,'Nguoi thuc hien: PHUNG XUAN THUY '/ * 40x,' Lop : Trac dia A - K48'/ * 40x,' TRUONG DAI HOC MO - DIA CHAT '/) Stop End Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4881 Phụ lục 2 Tệp dữ liệu LUOI KHONG CHE CO SO THUY DIEN YALY (chu ky 8) 9 0 42 26 0.8 .002 .000002 200 .005 8 4000 8000 QT1 QT2 QT3 QT4 QT5 QT7 QT8 QT9 QT10 1 1574122.3920 805880.3276 2 1574554.5158 805200.0594 3 1574814.6264 805458.7150 4 1575256.5361 805633.1287 5 1575472.4294 805858.8323 6 1573853.8329 807036.3465 7 1574507.8733 807688.7982 8 1574191.3110 805794.8655 9 1574036.4410 805473.4803 2 1 3 26 13 52.07 3 1 4 19 02 53.74 4 1 5 11 23 02.64 5 1 7 78 52 44.57 7 1 6 25 06 45.52 4 2 7 59 24 13.01 7 2 6 19 48 43.53 6 2 8 10 31 21.64 8 2 1 01 00 57.42 4 3 7 76 17 34.97 7 3 6 23 30 36.23 6 3 1 27 18 48.39 1 3 8 03 00 22.74 8 3 9 27 15 05.12 7 4 6 24 58 42.41 6 4 1 32 42 51.46 1 4 8 03 39 45.05 8 4 9 16 05 20.14 9 4 3 14 05 00.84 3 4 2 10 07 51.92 7 5 6 26 10 17.84 6 5 1 35 07 21.90 1 5 8 03 46 14.64 8 5 9 12 09 48.36 1 6 2 07 48 24.07 2 6 3 10 27 22.65 3 6 4 13 38 51.00 4 6 5 08 58 29.94 1 7 8 02 32 37.80 8 7 2 10 33 45.98 2 7 3 06 45 30.86 3 7 4 12 10 44.60 4 7 5 07 46 54.73 9 8 2 57 08 14.14 2 8 3 30 15 11.34 3 8 4 19 42 17.48 4 8 5 11 29 31.86 5 8 7 77 39 08.79 2 9 3 26 44 09.78 3 9 4 08 32 31.23 4 9 5 07 34 01.51 Khoa Trắc địa Đồ án tốt nghiệp Phùng Xuân Thuỳ Lớp Trắc địa A-K4882 5 9 8 49 14 57.58 1 2 805.9109 1 3 810.5194 1 4 1160.7675 1 5 1350.1982 1 7 1849.0890 1 6 1186.7987 2 4 824.8557 2 6 1965.4271 2 7 2489.1710 2 8 696.9274 2 9 585.7898 3 4 475.0841 3 6 1847.1743 3 7 2251.0713 3 8 708.1727 3 9 778.3198 4 6 1984.0915 4 7 2187.7532 4 8 1077.4266 4 9 1230.4940 5 6 2001.5946 5 7 2068.5928 5 8 1282.7019 5 9 1486.7910