Đồ án Thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát khu xây dựng các công trình thuỷ lợi – thuỷ điện

Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 1 Lớp: Trắc Địa B – K48 lời nói đầu Hiện nay trong công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước, việc xây dựng các công trình thuỷ lợi – thuỷ điện ngày càng được phát triển rộng rãi về quy mô và mức độ hiện đại. Trong xây dựng công trình thuỷ lợi – thuỷ điện đòi hỏi kết hợp của nhiều chuyên ngành khác nhau, trong đó chuyên ngành trắc địa đóng một vai trò rất quan trọng. Công tác trắc địa phải tham gia xây dựng trong suốt quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình. Một trong những phần việc quan trọng và không thể thiếu của công tác trắc địa, đó là việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát. Việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát là một công việc gắn liền với công tác trắc địa, nhưng để thành lập được một lưới có tính khả thi và tối ưu về kỹ thuật cũng như về kinh tế là một vấn đề luôn mang tính thời sự. Vì vậy để thực hiện đồ án tốt nghiệp tôi đã lựa chọn đề tài: “Thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát khu xây dựng các công trình thuỷ lợi – thuỷ điện” Bố cục của đồ án bao gồm 3 chương với các tiêu đề như sau: Chương I: Giới thiệu chung về bản đồ địa hình và lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình Chương II: Nghiên cứu một số vấn đề cơ bản trong xây dựng lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ khảo sát khu xây dựng công trình thuỷ lợi – thuỷ điện Chương III: Tính toán thực nghiệm Trong quá trình làm đồ án, em đã nhận được sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo ThS. Phan Hồng Tiến và các thầy cô trong Khoa trắc địa Trường Đại học Mỏ - Địa chất, cùng các bạn đã giúp em hoàn thành tốt cuốn đồ án này. Với thời gian và trình độ có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi những hạn chế về nội dung và hình thức. Em rất mong được sự chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô và các bạn để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 06 năm 2008 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thụ Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 2 Lớp: Trắc Địa B – K48 Chương I Giới thiệu chung về bản đồ địa hình và lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình I.1. Giới thiệu chung về bản đồ địa hình I.1.1. Định nghĩa, phân loại bản đồ theo tỷ lệ và các nội dung cơ bản của bản đồ 1. Định nghĩa: Bản đồ địa hình là loại bản đồ thể hiện một khu vực trên bề mặt trái đất. Trên bản đồ này phản ánh những thành phần thành tạo của thiên nhiên, những kết quả hoạt động thực tiễn của con người mà mắt người ta có thể quan sát được. Chúng được xây dựng theo một quy luật toán học nhất định bằng một hệ thống ký hiệu quy ước và các yếu tố nội dung đã được tổng quát hoá. 2. Phân loại bản đồ theo tỷ lệ Phân loại bản đồ như sau: - Bản đồ tỷ lệ lớn: gồm các bản đồ có tỷ lệ 1: 500, 1: 1000, 1: 2000, 1: 5000 - Bản đồ tỷ lệ trung bình: Gồm các bản đồ có tỷ lệ từ 1: 10.000,1: 25.000, 1: 50.000. - Bản đồ tỷ lệ nhỏ gồm các bản đồ có tỷ lệ 1: 100.000, 1: 500.000, 1: 1.000.000. Trong xây dựng công trình, ở giai đoạn khảo sát thiết kế cần các bản đồ tỷ lệ sau: - Bản đồ tỷ lệ 1: 10.000 với khoảng cao đều 12m, được dùng để chọn tuyến, chọn địa điểm xây dựng công trình. Dùng trong thiết kế sơ bộ, xác định diện tích, khối lượng hồ chứa. - Bản đồ tỷ lệ 1: 5000 với khoảng cao đều 0,51m, được dùng cho mục đích lập các thiết kế quy hoạch tổng thể cho các khu xây dựng lớn và lập thiết kế sơ bộ khu vực xây dựng các công trình. - Bản đồ tỷ lệ 1: 2000 với khoảng cao đều 0,51m, được dùng để lập tổng bình đồ cho khu xây dựng và lập các bản thiết kế kỹ thuật xây dựng công trình. Bản đồ địa hình thể hiện đầy đủ các yếu tố địa hình, địa vật, cho phép người sử dụng bản đồ nghiên cứu một cách đầy đủ toàn bộ khu đất. Do vậy, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 3 Lớp: Trắc Địa B – K48 bản đồ địa hình không chỉ được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân mà còn được sử dụng trong đời sống hàng ngày. 3. Các nội dung cơ bản của bản đồ địa hình Đối với bản đồ tỷ lệ lớn, các yếu tố cần thiết được biểu diễn trên bản đồ bao gồm: - Điểm khống chế trắc địa Bao gồm các điểm khống chế trắc địa về mặt bằng và độ cao. Tất cả các điểm khống chế trắc địa có chôn mốc cố định phải được biểu diễn trên bản đồ. - Điểm dân cư Phạm vi dân cư phải được biểu thị theo các ký hiệu tương ứng, nhà trong vùng dân cư phải được biểu diễn sao cho người đọc bản đồ có thể phân biệt rõ tính chất, quy mô của từng nhà. Nếu khoảng cách giữa các nhà 0,2mm trên bản đồ thì vẽ chung tường hoặc vẽ gộp và chỉ vẽ gộp các nhà có cùng tính chất. Nếu khoảng cách giữa các nhà lớn hơn 0,2mm thì vẽ tách ra từng nhà riêng biệt. - Điểm địa vật kinh tế xã hội Các công trình công cộng như nhà thờ lớn, nhà hát, đền, chùa… phải được biểu thị tính chất kinh tế, xã hội, văn hoá của các công trình đó. - Đường giao thông và thiết bị phụ thuộc Trên bản đồ địa hình tỷ lệ lớn phải biểu thị các cột cây số, các cột điện cao thế, hạ thế và đường dây thông tin. Khi biểu thị đường có rải mặt thì cứ cách 1520mm trên bản đồ phải ghi chú tên đường, độ rộng lòng đường, mép đường… - Thuỷ hệ và các công trình phụ thuộc Đối với mạng lưới thuỷ hệ phải biểu thị đường bờ biển, bờ hồ, bờ mương…, các mép nước thì phải đo độ rộng, độ sâu, hướng dòng chảy. Trên bản đồ cứ cách 15cm phải ghi chú độ cao mực nước của dòng chảy và kèm theo thời gian xác định mực nước. Sông ngòi, mương máng có độ rộng dưới 0,5mm trên bản đồ thì vẽ một nét, từ 0,5mm trên bản đồ thì vẽ nét đôi. - Dáng đất và chất đất Dáng đất được biểu thị trên bản đồ bằng đường bình độ kết hợp với kí hiệu và ghi chú độ cao tại các điểm đặc trưng của dáng đất như đỉnh núi, thung lũng, yên ngựa, bãi bồi của sông… Khi khoảng cao đều của đường đồng mức là 1m trở lên thì độ cao của điểm mia phải tính chính xác đến 0,01m và Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 4 Lớp: Trắc Địa B – K48 ghi trên bản đồ làm tròn đến 0,1m. Khi khoảng cao đều có đường bình độ dưới 1m thì độ cao điểm mia được tính và ghi trên bản đồ chính xác đến 0,01m. Đối với loại đất và chất đất thì phải biểu thị trạng thái bề mặt và phân loại chất đất. - Thực vật Khi đo vẽ rừng phải xác định loại cây, độ cao trung bình của cây, đường kính của cây… và phải điều tra biểu thị loại rừng. -Ranh giới và tường rào Đường và mốc biên giới quốc gia, đường và mốc ranh giới hành chính các cấp phải được điều tra và biểu thị theo quy định của Nhà nước. Đường ranh giới hành chính cấp cao được thay thế cho đường ranh giới hành chính cấp thấp và phải được khép kín. - Địa danh và các ghi chú cần thiết khác Địa danh vùng dân cư phải được điều tra tại Uỷ ban nhân dân các địa phương. Tên sông, núi, các di tích văn hoá… phải được biểu thị theo cách gọi phổ thông lâu đời, theo cách gọi của người dân địa phương. Khi thành lập bản đồ tỷ lệ lớn cần lưu ý là các yếu tố địa vật trên thực địa đều phải được lựa chọn để biểu diễn trên bản đồ. Có một số địa vật sẽ được biểu diễn theo những ký hiệu quy ước và các ký hiệu quy ước này phải rõ ràng, trực quan, được chuẩn hoá cho các loại bản đồ địa hình, giúp cho người sử dụng bản đồ hình dung ra được tình hình thực địa mà tờ bản đồ biểu diễn. Thông thường những ký hiệu này được quy định thống nhất theo các tài liệu quy định về ký hiệu bản đồ do Bộ Tài Nguyên và Môi trường ban hành. Nếu có đối tượng địa vật hoàn toàn mới xuất hiện, không biểu diễn theo tỷ lệ được mà phải biểu diễn bằng ký hiệu nhưng không có trong quyển ký hiệu bản đồ, khi đó người thành lập bản đồ có thể đặt ra ký hiệu mới và ký hiệu mới này phải được ghi chú rõ ràng. I.1.2. Các phương pháp đo vẽ bản đồ Các phương pháp chủ yếu để đo vẽ bản đồ là: - Phương pháp đo vẽ lập thể bằng ảnh hàng không: Phương pháp này thường áp dụng cho những khu vực lớn, địa hình phức tạp, khó khăn khi di chuyển máy móc và trang thiết bị. - Phương pháp đo vẽ trực tiếp bằng việc sử dụng các máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện tử. Phương pháp này được áp dụng để thành lập bản đồ tỷ lệ lớn Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 5 Lớp: Trắc Địa B – K48 khu vực xây dựng công trình và hiện đang là phương pháp thông dụng nhất hiện nay. 1. Các phương pháp đo vẽ khu vực đã xây dựng Khu vực đã xây dựng là những nơi như thành phố, khu công nghiệp… ở những khu vực này mức độ thông thoáng kém, trên khu vực có các điểm trắc địa đã được lập ở những giai đoạn xây dựng trước đó. Thông thường, người ta áp dụng các phương pháp đo vẽ sau: - Phương pháp toạ độ cực: Sử dụng máy kinh vĩ và thước thép hoặc sử dụng máy toàn đạc điện tử. - Phương pháp giao hội góc hoặc giao hội cạnh: Được áp dụng để đo các điểm chi tiết không thể dựng mia (hoặc gương) hoặc không nhìn thông từ trạm máy. Phương pháp này ít được áp dụng ví tốn thời gian và hiệu quả không cao. - Phương pháp toạ độ vuông góc: Sử dụng máy kinh vĩ để định tuyến, êke quang học để xác định góc vuông và thước thép để đo khoảng cách. Phương pháp này sẽ có độ chính xác cao nếu điểm chi tiết gần với hướng chuẩn. Trong đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn khu vực thành phố thường áp dụng phương pháp toạ độ vuông góc. Độ cao của điểm được xác định đồng thời với toạ độ mặt bằng. 2. Các phương pháp đo vẽ khu vực chưa xây dựng Đặc điểm của khu vực chưa xây dựng là ít có các điểm địa vật, mức độ thông thoáng tốt. Trên khu đo chưa có các điểm trắc địa, do vậy mật độ điểm khống chế phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ và mức độ thông thoáng của khu đo vẽ. - Phương pháp toàn đạc: Phương pháp này được sử dụng ở khu vực nhỏ, địa hình phức tạp. Mật độ điểm khống chế trên một bản vẽ phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần thành lập và đặc điểm của khu vực đo vẽ. ở những khu vực có ít địa vật rõ ràng thì mật độ điểm khống chế có thể giảm đi một nửa. ở những khu vực có địa hình phức tạp, nhiều địa vật thì có thể tăng dày bằng đường chuyền thị cự. - Phương pháp bàn đạc: Phương pháp này được áp dụng trong đo vẽ bản đồ 1: 1000 hoặc 1: 2000 ở vùng bằng phẳng với khoảng cao đều là 0,5m Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 6 Lớp: Trắc Địa B – K48 hoặc 1m với vùng đồi. Lưới khống chế đo vẽ được thành lập bằng phương pháp giải tích và có thể được tăng dày bằng đường chuyền bàn đạc. - Phương pháp đo cao bề mặt: Phương pháp này được áp dụng khi đo vẽ bản đồ ở khu vực bằng phẳng nhưng có yêu cầu biểu diễn địa hình với độ chính xác cao. Đo cao bề mặt được tiến hành với các điểm mia tạo thành các lưới ô vuông có kích thước tuỳ theo tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ. Theo đỉnh của các ô vuông bố trí đường chuyền kinh vĩ và đo cao kỹ thuật. I.1.3. ý nghĩa và các đặc trưng cơ bản của bản đồ địa hình tỷ lệ lớn 1. ý nghĩa của bản đồ địa hình tỷ lệ lớn Trong xây dựng công trình thì bản đồ tỷ lệ lớn đóng vai trò quan trọng. Bản đồ địa hình công trình được sử dụng trong cả giai đoạn khảo sát, thiết kế xây dựng và sử dụng công trình. Trong giai đoạn khảo sát, bản đồ khảo sát được thành lập nhằm mục đích phục vụ cho công tác khảo sát, lựa chọn các phương án tối ưu của tuyến, hoặc lựa chọn khu vực xây dựng công trình. Ngoài ra bản đồ khảo sát còn được sử dụng để thiết kế chi tiết những bộ phận của công trình. Do vậy, thiết kế càng chi tiết, công trình càng phức tạp thì yêu cầu thành lập bản đồ tỷ lệ càng lớn. Sau khi xây dựng xong công trình thì bản đồ hoàn công được thành lập nhằm mục đích kiểm tra sự phù hợp, tính chính xác của kết quả thi công so với thiết kế. Trong giai đoạn vận hành công trình thì bản đồ kiểm kê được thành lập nhằm mục đích kiểm tra sự vận hành đúng đắn của công trình và công tác bảo dưỡng, sửa chữa công trình. 2. Các đặc trưng cơ bản của bản đồ địa hình tỷ lệ lớn a. Độ chính xác Bản đồ tỷ lệ lớn được đặc trưng bởi sai số trung phương tổng hợp vị trí mặt bằng và độ cao của điểm địa vật. Sai số trung phương vị trí điểm được xác định theo công thức: mP = 22 YX mm  (I- 1) Nếu coi mX = mY = mk thì chúng ta xẽ có: mP = mk 2 (I- 2) Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 7 Lớp: Trắc Địa B – K48 Trong đó: mX và mY: Sai số trung phương tung độ và hoành độ của điểm được đo trên bản đồ. Sai số vị trí điểm trên bản đồ bao gồm: sai số điểm khống chế đo vẽ, sai số đo vẽ và sai số do biến dạng bản vẽ. Đối với công tác thiết kế yêu cầu quan trọng là sai số vị trí điểm tương hỗ giữa các vật kiến trúc không vượt quá 0,2m trên thực địa. b. Độ chi tiết của bản đồ Độ chi tiết của bản đồ được đặc trưng bằng mức độ đồng dạng của các yếu tố biểu diễn trên bản đồ so với thực tế của chúng ở trên mặt đất, nói cách khác là mức độ khái quát của địa vật, địa hình trên bản đồ. Tỷ lệ bản đồ càng lớn thì độ chi tiết càng cao. Đối với bản đồ tỷ lệ lớn, sai số khái quát địa vật rõ nét không được vượt quá 0,5mm.M (M: mẫu số tỷ lệ bản đồ). c. Độ đầy đủ Độ đầy đủ của bản đồ được đặc trưng bằng mức độ dày đặc của các đối tượng cần và có thể biểu diễn trên bản đồ. Độ đầy đủ được biểu thị bằng kích thước nhỏ nhất của đối tượng và khoảng cách nhỏ nhất giữa các đối tượng ở thực địa cần phải được biểu diễn trên bản đồ. I.1.4. Chia mảnh và đặt danh pháp bản đồ địa hình tỷ lệ lớn Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bao gồm các bản đồ tỷ lệ từ 1: 500 1: 5000 - Lấy bản đồ 1: 100.000 làm cơ sở, chia thành 256 mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 5000, có kích thước 1'52",5 x 1'52",5, ký hiệu bằng chữ ả Rập từ 1 đến 256. Danh pháp của tờ bản đồ 1: 5000 là danh pháp của tờ bản đồ 1: 100.000 chứa mảnh bản đồ 1: 5000 đó, thêm gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ 1: 5000 đặt trong ngoặc đơn. Ví dụ: Số hiệu tờ bản đồ 1: 100.000 là F-48-96, thì số hiệu của tờ bản đồ 1: 5000 là F-48-96-(256) - Bản đồ tỷ lệ 1: 2000: Lấy cơ sở là mảnh bản đồ 1: 5000 được chia thành 9 mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 2000, có kích thước 37",5 x 37",5, ký hiệu bằng chữ La- Tinh a, b, c, d, e, f, g, h, k theo nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Danh pháp tờ bản đồ 1: 2000 là danh pháp của tờ bản đồ 1: 5000 chứa mảnh bản đồ 1: 2000 đó, thêm gạch nối và ký hiệu mảnh bản đồ 1: 2000 Ví dụ: F-48-96-(256-c) - Bản đồ tỷ lệ 1: 1000: Lấy cơ sở là mảnh bản đồ 1: 2000 được chia thành 4 mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 1000, ký hiệu bằng chữ số La Mã I, II, III, IV Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 8 Lớp: Trắc Địa B – K48 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Danh pháp tờ bản đồ 1: 1000 là danh pháp của tờ bản đồ 1: 2000 chứa mảnh bản đồ 1: 1000 đó, thêm gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ 1: 1000. Ví dụ: F-48-96-(256-c-IV) - Bản đồ tỷ lệ 1: 500: Lấy cơ sở là mảnh bản đồ 1: 2000 được chia thành 16 mảnh bản đồ tỷ lệ 1: 500, ký hiệu bằng chữ số ả Rập từ 1 đến 16 theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Danh pháp tờ bản đồ 1: 500 gồm danh pháp của tờ bản đồ 1: 2000 chứa mảnh bản đồ 1: 500 đó, thêm gạch nối và sau đó là ký hiệu mảnh bản đồ 1: 500. Ví dụ: F-48-96-(256-c-16) I.2. lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình I.2.1. Lưới khống chế mặt bằng Lưới khống chế mặt bằng được thành lập ở khu vực thành phố, khu công nghiệp, khu năng lượng, sân bay, bến cảng, nhà máy thuỷ điện, cầu cống, đường hầm... là cơ sở trắc địa phục vụ cho việc khảo sát, thiết kế và thi công xây dựng các công trình. Lưới khống chế trắc địa công trình có thể được thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, lưới tam giác đo cạnh, lưới đo góc- cạnh kết hợp hoặc lưới đường chuyền. Lưới khống chế trắc địa phải đảm bảo độ chính xác toạ độ và độ cao các tuyên theo yêu cầu đã đề ra trong quy phạm của nhà nước. Mạng lưới khống chế trắc địa phải đủ mật độ điểm theo quy định, đủ độ vững vàng về đồ hình trong thiết kế và trình tự phát triển lưới. Do vậy lưới khống chế mặt bằng cơ sở phải được xây dựng bao trùm lên toàn bộ khu đo vẽ, trên cơ sở mạng lưới này, người ta sẽ chêm dày mạng lưới để đảm bảo đủ mật độ điểm cho thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Mật độ điểm của lưới khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình công trình tỷ lệ lớn phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ, mức độ phức tạp của địa hình và các yêu cầu nhiệm vụ khác trong giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình. Mật độ điểm phải đủ và phân bố đều. ở những nơi đo vẽ tỷ lệ lớn cần có mật độ điểm khống chế dày hơn. Đối với khu vực xây dựng, mật độ điểm của lưới nhà nước không nhỏ hơn 1 điểm/5km2, sau khi tăng dày phải đạt 4 điểm/km2, với khu vực chưa xây dựng phải đạt 1 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 9 Lớp: Trắc Địa B – K48 điểm/km2. Vị trí các điểm phải thuận lợi cho việc đo nối, phát triển các cấp khống chế tiếp theo cũng như việc đo vẽ chi tiết sau này. Lưới khống chế trắc địa dùng cho mục đích đo vẽ bản đồ địa hình được phát triển theo nguyên tắc thông thường từ hạng cao đến hạng thấp, từ toàn diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Lưới tam giác nhà nước được phân thành các cấp hạng I, II, III, IV. Lưới khống chế mặt bằng được tăng dày bằng lưới đường chuyền cấp 1, cấp 2, lưới giải tích cấp 1, cấp 2 hoặc lưới tam giác. Trong thiết kế lưới cần chú ý đến khả năng sử dụng tối đa các điểm của lưới khống chế nhà nước cho công tác đo vẽ. Lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn khu vực xây dựng công trình được thiết kế theo hướng: - Tối ưu hoá về độ chình xác: Lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí lao động và thời gian cho trước. - Tối ưu hoá về giá thành: Lưới có độ chính xác cho trước với giá thành nhỏ nhất. Lưới khống chế trắc địa mặt bằng phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn phải đảm bảo độ chính xác yêu cầu đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn nhất. I.2.2. Các phương pháp xây dựng lưới trắc địa mặt bằng Lưới khống chế trắc địa mặt bằng phục vụ cho thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn có thể được thành lập theo các phương pháp như tam giác, đa giác, giao hội và phương pháp có ứng dụng công nghệ GPS. 1. Phương pháp lưới tam giác a. Lưới tam giác đo góc Hình 1.1 Các điểm 1, 2, 3, …, i trên mặt đất hợp thành một chuỗi tam giác(hình I.1) Tiến hành đo tất cả các góc trong mạng lưới tam giác và từ toạ độ điểm gốc, đo chiều dài cạnh gốc, phương vị gốc ta tính ra được toạ độ các điểm trong mạng lưới. 2 1 12 3 C2 2 5 4 C3 7  6 C4 9 j C58  10 C1 4 i 3 5 1 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 10 Lớp: Trắc Địa B – K48 - ưu điểm: Lưới có kết cấu đồ hình chặt chẽ khống chế toàn bộ khu đo, trong lưới có nhiều trị đo thừa nên có nhiều điều kiện để kiểm tra kết quả đo. - Nhược điểm: Công tác chọn điểm rất khó khăn vì các điểm được chọn đòi hỏi phải thông hướng nhiều nên việc bố trí mạng lưới khó khăn ở nơi có địa hình phức tạp. b. Lưới tam giác đo cạnh Trong lưới tam giác đo cạnh, tất cả các cạnh của tam giác được đo (hìnhI.2). Lưới tam giác đo cạnh thường có ít trị đo thừa hơn lưới tam giác đo góc, độ chính xác tính chuyền phương vị trong lưới tam giác đo cạnh kém hơn so với lưới tam giác đo góc vì các góc trong lưới được xác định gián tiếp qua các cạnh đo, do vậy lưới tam giác đo cạnh có độ tin cậy không cao. Trong điều kiện kỹ thuật như nhau thì lưới tam giác đo góc vẫn có tính ưu việt hơn lưới tam giác đo cạnh. Hình 1.2 - ưu điểm: Độ chính xác các yếu tố trong lưới tam giác đo cạnh ít phụ thuộc vào đồ hình hơn lưới tam giác đo góc. Với sự phát triển của các máy đo xa điện tử thì phương pháp xây dựng lưới mặt bằng theo phương pháp lưới tam giác đo cạnh sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. - Nhược điểm: Lưới có ít trị đo thừa nên không có điều kiện để kiểm tra chất lượng đo trong lưới. Để có trị đo thừa và nâng cao độ chính xác của lưới tam giác đo cạnh người ta thường chọn lưới có đồ hình bao gồm các đa giác trung tâm hay tứ giác trắc địa hoặc lưới tam giác dày đặc với đồ hình phức tạp. Như vậy thì sự thông hướng gặp rất nhiều khó khăn. c. Lưới tam giác đo góc cạnh Trong phương pháp này cần đo tất cả các góc và tất cả các cạnh hoặc đo tất cả các góc và một số cạnh nào đó trong lưới. A S1 B D F EC S3 S2 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 11 Lớp: Trắc Địa B – K48 - ưu điểm: Phương pháp đo góc cạnh kết hợp có kết cấu đồ hình chặt chẽ, có nhiều trị đo thừa do vậy lưới cho độ chính xác cao hơn các phương pháp đã xét trên. - Nhược điểm: Công tác bố trí lưới gặp nhiều khó khăn do phải thông hướng nhiều, cùng một lúc phải xác định cả hai đại lượng là trị đo góc và trị đo cạnh nên công tác ngoại nghiệp cũng như tính toán bình sai gặp nhiều khó khăn, phức tạp, thời gian thi công bị kéo dài, kinh phí tốn kém. 2. Phương pháp lưới đa giác Lưới đa giác (hay còn gọi là lưới đường chuyền) có dạng như (hình I.3). Trong lưới đo tất cả các góc ngoặt  và các cạnh S. Hình 1.3 - ưu điểm: Khi khu đo là các thành phố, thị xã, làng mạc, vùng đông dân cư, vùng đồi núi có địa hình, địa vật phức tạp, tầm thông hướng kém thì việc xây dựng cơ sở khống chế mặt bằng dưới dạng lưới đường chuyền là phương án hợp lý nhất ví tại một điểm chỉ phải thông hướng đến hai điểm liền kề khác. Hiện nay, với sự phát triển của máy đo dài điện tử cho phép xác định chiều dài một cách thuận tiện và nhanh chóng với độ chính xác cao, nên phương pháp đa giác đang được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản suất. - Nhược điểm: Lưới có ít trị đo thừa nên ít có điều kiện kiểm tra ngoài thực địa, kết cấu đồ hình yếu hơn lưới tam giác. 3. Phương pháp giao hội góc thuận Giả sử ta có 2 điểm A và B đã biết toạ độ (hình I.4), để xác định điểm P bằng phương pháp giao hội góc thuận, ta đặt máy ở A và B tiến hành đo góc  ,  . Toạ độ điểm P được xác định trực tiếp từ (XA, YA), (XB, YB) và  ,  theo công thức IUNG: 1 3 i N CA 2 4 s1 s2 s3 sn j B Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 12 Lớp: Trắc Địa B – K48     gg YYgXgXX ABBAP cotcot cotcot   (I- 3)     gg XXgYgYY ABBAP cotcot cotcot   Hình1.4 - ưu điểm: ở những nơi địa hình, địa vật ít bị che khuất thông hướng dễ dàng thì ta áp dụng được phương pháp giao hội là rất thuận tiện cho việc phát triển lưới. - Nhược điểm: Phương pháp giao hội có độ chính xác không cao nên chỉ dùng trong trường hợp thành lập lưới đo vẽ. 4. Phương pháp xây dựng lưới trắc địa có ứng dụng công nghệ GPS Lưới GPS là lưới trắc địa không gian trong hệ toạ độ WGS- 84 (World Geodetic System – 84). Lưới GPS nói chung không khác nhiều so với mạng lưới trắc địa truyền thống. Lưới gồm các điểm được chôn trên mặt đất nơi ổn định hoặc bố trí trên các công trình vững chắc, kiên cố. Các điểm của lưới GPS được liên kết với nhau bởi các cạnh đo độc lập. Nhờ các cạnh đo này, toạ độ, độ cao của các điểm GPS sẽ được tính. Các cạnh được đo trong các đoạn đo (gọi là các session), với thời gian thu tín hiệu quy định đủ để đảm bảo độ chính xác cạnh đo theo yêu cầu độ chính xác của mạng lưới GPS. XB XA XP YA YP YB B P A AB   Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 13 Lớp: Trắc Địa B – K48 Độ chính xác lưới GPS không phụ thuộc vào đồ hình của lưới, do vậy việc chọn điểm GPS đơn giản hơn chọn điểm trong lưới trắc địa truyền thống. Tuy nhiên do đặc điểm đo GPS nên khi bố trí điểm đặt máy GPS có một số yêu cầu khác so với phương pháp truyền thống. Cụ thể là: - Vị trí điểm được chọn phải cách xa các khu vực phát sóng như trạm điện, trạm phát thanh, truyền hình… để giảm các nguồn gây nhiễu tín hiệu. - Cần lưu ý đến điều kiện thông thoáng lên bầu trời thuận tiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh. Không đặt máy thu GPS dưới các dặng cây, các tán cây, dưới chân các toà nhà cao tầng … tránh tình trạng tín hiệu vệ tinh bị gián đoạn ảnh hưởng đến kết quả đo GPS. Tốt nhất nen bố trí điểm đo sao cho góc mở lên bầu trời không nhỏ hơn 1500 hoặc 1400 như (hình 1.5) Hình 1.5 - Vị trí đặt máy thu GPS cũng không quá gần các bề mặt phản xạ như các cấu kiện kim loại, các hàng rào, mặt nước … để tránh hiện tượng đa đường dẫn. Nếu đảm bảo được các yêu cầu nêu trên thì ngoài các nguồn sai số cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng đo GPS sẽ được giảm thiểu. Các điểm GPS không cần thông hướng với nhau, yêu cầu thông hướng giữa một cặp điểm trong lưới GPS được đặt ra khi phát triển lưới cấp thấp hơn. Các cặp điểm thông hướng này được sử dụng để đo nối phương vị. - Ưu điểm: Lưới được xây dựng bằng phương pháp GPS có ưu điểm là không đòi hỏi phải xây dựng tiêu mốc cao, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, các công tác đo ngắm và tính toán có thể tự động hoá, thời gian thi công nhanh và lưới đạt độ chính xác cao. 1400 Máy thu GPS Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 14 Lớp: Trắc Địa B – K48 ở nước ta đã sử dụng công nghệ GPS để thành lập hệ thống toạ độ cơ bản nhà nước phủ trùm toàn bộ lãnh thổ và lãnh hải. Ngoài ra công nghệ GPS còn được áp dụng để thành lập lưới phục vụ cho công tác khảo sát thiết kế thành lập bản đồ công trình xây dựng ở khu vực có địa hình phức tạp như công trình thuỷ lợi, thuỷ điện … - Nhược điểm: Thiết bị thu tín hiệu vệ tinh GPS khá đắt tiền nên hiệu quả kinh tế mang lại chưa cao. I.2.3. Lưới khống chế độ cao Lưới độ cao được dùng để xác định vị trí độ cao của các điểm khống chế, là cơ sở độ cao cho việc thành lập bản đồ và bố trí công trình. Tuỳ theo yêu cầu độ chính xác và tác dụng, lưới khống chế độ cao được chia ra thành các loại sau: - Lưới độ cao nhà nước - Lưới độ cao kỹ thuật - Lưới độ cao đo vẽ Lưới độ cao nhà nước được phân ra làm 4 cấp hạng là I, II, III, IV. Lưới độ cao hạng I, II là hệ thống độ cao thống nhất trong toàn quốc, là cơ sở cho việc nghiên cứu khoa học và phát triển các lưới độ cao hạng III, IV. Lưới độ cao hạng II được thành lập ở khu vực rộng có chu vi lớn hơn 40km, chiều dài giữa các điểm nút không lớn hơn 10km. Lưới thuỷ chuẩn hạng II được tăng dày bởi các tuyến hạng III, chiều dài giữa các tuyến hạng III được bố trí giữa các điểm hạng II không vượt quá 15km, chiều dài giữa các điểm nút không vượt quá 5km. Tuyến thuỷ chuẩn hạng IV tăng dày cho lưới hạng III, chiều dài tuyến bố trí giữa các điểm hạng II và III. Chiều dài tuyến giữa các điểm nút không vượt quá 13km. Các điểm hạng IV cách nhau 400500m ở khu vực xây dựng và 1km ở khu vực chưa xây dựng. Các chỉ tiêu kỹ thuật của các cấp hạng thuỷ chuẩn I, II, III, IV được thể hiện trong bảng (I.1) Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 15 Lớp: Trắc Địa B – K48 Bảng I.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật Lưới khống chế độ cao nhà nướcHạng I Hạng II Hạng III Hạng IV Sai số trung phương trên 1km đường đo - Ngẫu nhiên η - Hệ thống σ mm5.0 mm05.0 mm5.0 mm4.0 mm5.0 mm5.0 Sai số khép cho phép trong đường đo (L là chiều dài đường đo tính bằng km) L3 (mm) L5 (mm) L10 (mm) L20 (mm) Chiều dài lớn nhất của tuyến - Giữa các điểm gốc - Giữa các điểm nút 40 10 15 5 4 2 Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc - Khu vực xây dựng - Khu vực chưa xây dựng 2 5 0,2 0,8 0,20,5 0,52 Lưới độ cao kỹ thuật thường được bố trí dưới dạng đường đơn hoặc hệ thống có một hay nhiều điểm nút, chiều dài đường chuyền đơn phụ thuộc vào khoảng cao đều và không quá các giá trị nêu ở bảng (I.2) Bảng I.2 Loại đường Độ dài đường chuyền độ cao (km) đối với từng khoảng cao đều 0,25m 0,5m 1m 2,55m - Đường đơn - Giữa điểm gốc và điểm nút - Giữa hai điểm nút 2 1,5 1 8 6 4 16 12 8 25 16 12 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 16 Lớp: Trắc Địa B – K48 Mốc độ cao kỹ thuật thường được bố trí trùng với mốc các điểm khống chế cơ sở mặt bằng. Lưới độ cao đo vẽ được thành lập dưới dạng đường độ cao kinh vĩ, độ cao bàn đạc. Lưới độ cao kinh vĩ và độ cao bàn đạc có thể bố trí trùng với đường chuyền toàn đạc và đo đồng thời với các đường chuyền đó. Tuỳ theo yêu cầu độ chính xác và điều kiện đo đạc mà lưới độ cao có thể được xây dựng theo phương pháp đo cao lượng giác hay đo cao hình học. ở vùng đồi, núi thấp, đồng bằng lưới độ cao thường được xây dựng theo phương pháp đo cao hình học. ở vùng núi cao hiểm trở thì lưới độ cao được xây dựng theo phương pháp đo cao lượng giác. Việc xây dựng lưới độ cao được thực hiện qua các bước sau: - Thiết kế kỹ thuật trên bản đồ - Chọn điểm chính thức ngoài thực địa, chôn mốc độ cao - Vẽ sơ đồ lưới chính thức và tiến hành đo chênh cao - Tính toán bình sai tìm ra độ cao các điểm Tuỳ theo cấp hạng lưới mà việc chọn điểm độ cao có những yêu cầu khác nhau. Đường đo cao được chọn sao cho ngắn nhất và thuận tiện nhất cho di chuyển trang thiết bị đo đạc nhưng vẫn phải đảm bảo diện tích khống chế lớn, thuận lợi cho việc phát triển lưới độ cao các cấp hạng thấp hơn. Nơi đặt mốc độ cao hoặc các trạm đo cần đảm bảo vững chắc, ở nơi khô ráo, đường đo thuận tiện tránh các chướng ngại vật lớn, tránh vượt sông, thung lũng, tránh những vùng đất xốp, dễ gây sụt lở. I.2.4. Các phương pháp đo cao 1. Phương pháp đo cao hình học Nguyên lý của nó là dựa vào tia ngắm nằm ngang, nghĩa là trong phạm vi hẹp coi tia ngắm song song với mặt thuỷ chuẩn và vuông góc với phương dây dọi dụng cụ đo là máy và mia thuỷ chuẩn. Để xác định chênh cao giữa các điểm người ta đưa trục ngắm của ống kính máy thuỷ chuẩn về vị trí nằm ngang và đọc số trên các mia dựng ở các điểm đo. Có hai cách để đo chênh cao giữa hai điểm mia là: “đo thuỷ chuẩn từ giữa” và “Đo thuỷ chuẩn phía trước”. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 17 Lớp: Trắc Địa B – K48 a. Đo thuỷ chuẩn từ giữa Hình 1.5.a Hình 1.5.b Hình 1.5 mô tả phương pháp đo thuỷ chuẩn từ giữa ở đây để đơn giản ta xét trong phạm vi hẹp, nghĩa là coi thuỷ chuẩn là mặt phẳng nằm ngang. Tia ngắm truyền thẳng và song song với mặt thuỷ chuẩn, các trục đứng của máy và mia theo phương dây dọi vuông góc với mặt thuỷ chuẩn, chênh cao giữa hai điểm A và B kí hiệu là hAB hAB = HB- HA (I- 4) Ta đặt máy như (hình 1.5.a) Theo hướng từ A đến B (chiều của mũi tên), mia đặt tại điểm A gọi là “mia sau” mia tại B là “mia trước”. Số đọc mia sau kí hiệu là a, mia trước là b hAB = a-b (I- 5) Nếu độ cao của điểm A biết trước là HA thì độ cao của điểm B là: HB = HA + hAB (I- 6) HA a hAB b b B HB a A Mặt thuỷ chuẩn a 1 A HA b 1 a 2 h 1 h 2 b 2 a 3 b 3 h 3 HBMặt thuỷ chuẩn Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 18 Lớp: Trắc Địa B – K48 Khi hai điểm A và B xa nhau hoặc trong trường hợp hAB quá lớn (độ dốc lớn) cần phải bố trí nhiều trạm máy như (hình 1.5.b) lúc này hAB là tổng chênh cao hi của n trạm máy. hAB =    n i i n i i n i i bah 111 (I- 7) b. Đo thuỷ chuẩn phía trước Trong trường hợp máy đặt tại điểm M đã biết độ cao (hình 1.6), để xác định độ cao các điểm N, ta cần đặt mia tại điểm lân cận, chẳng hạn điểm N, ta chỉ cần đặt mia tại điểm N sau khi đo chiều cao của máy ta tính được chênh cao hMN, theo hình vẽ ta có: hMN = im – b (I- 8) HN = (HM+ im) – b Hình 1.6 2. Phương pháp đo cao lượng giác Nguyên lý của nó là dựa vào mối tương quan hàm lượng giác tạo bởi tia ngắm nghiêng, khoảng cách giữa hai điểm và phương dây dọi. Dụng cụ đo là máy có bàn độ đứng (máy kinh vĩ, máy toàn đạc …). Nguyên lý của nó là dựa vào mối tương quan hàm lượng giác trong tam giác tạo bởi tia ngắm nghiêng, khoảng cách giữa hai điểm cần xác định độ cao. Sau đây ta xét một cách cụ thể như hình vẽ. Hình 1.7 im J Z  li hAB A S D h' B' B im b hMN N M Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 19 Lớp: Trắc Địa B – K48 Giả sử cần xác định chênh cao giữa hai điểm A và B, ta đặt máy kinh vĩ có bàn độ đứng ở A và mia (hoặc tiêu có chiều cao l đã được xác định) ở B. Đo chiều cao của máy AJ= i, sau đó hướng ống kính ngắm vào điểm B' trên mia Từ hình vẽ ta có: hAB = h' + im – lt (I- 9) Nếu tính ảnh hưởng của độ cong trái đất và chiết quang của tia ngắm f= 0,42S2/R thì: hAB = h' + im – lt + f (I- 10) Trong đó lt, chiều cao tia ngắm, nếu dùng mia thì l là số đọc trên mia theo chỉ giữa . Tuỳ theo các yếu tố đo được trong tam giác JB'B mà h' có thể tính theo các biểu thức khác nhau như sau: + Nếu đo góc đứng v và khoảng cách ngang S thì h'= s tgv, lúc này: hAB = Stgv + im – lt + f (I- 11) + Nếu đo góc thiên đỉnh Z và khoảng cách ngang S thì: hAB = ScotgZ + im – lt + f (I-12) + Nếu khoảng cách S được đo bằng dây thị cự thẳng, mia đứng thì theo công thức S=Kl/cos2v (trong đó lt là số hiệu đọc trên mia giữa chỉ dưới và chỉ trên) hAB = Klcos2v.tgv = Kl.cosvsinv (I- 13) vì sin2v = 2sinvcosv nên ta có: hAB = 2 1 Klsin2v+ im – lt + f (I- 14) + Trong trường hợp khoảng cách S< 300m có thể bỏ qua sai số cải chính f, và trong khi đo vẽ chi tiết, để đơn giản việc tính toán người ta đánh dấu trên mia chiều cao mục tiêu lt đúng bằng chiều cao máy (lt= im), lúc này ta có: hAB = Stgv (I- 15) hoặc hAB = 2 1 Klsin2v Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 20 Lớp: Trắc Địa B – K48 Chương II nghiên cứu một số vấn đề cơ bản trong xây dựng lưới khống chế phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình công trình tỉ lệ lớn II.1.Xác định số bậc phát triển lưới và mật độ điểm khống chế các cấp II.1.1. Xác định số bậc phát triển lưới Số bậc phát triển lưới phụ thuộc vào một số yếu tố cơ bản sau: - Diện tích của khu đo vẽ: khu đo vẽ có diện tích càng rộng thì bậc lưới càng nhiều và ngược lại. - Mức độ đã xây dựng trên khu đo: Trường hợp khu xây dựng hoàn toàn mới cần lập lưới với qui mô đầy đủ từ lưới bậc cao đến lưới bậc thấp. Còn trong trường hợp tái thiết hoặc mở rộng qui mô xây dựng công trình đã có thì việc lập lưới có thể được tiến hành dựa trên cơ sở trắc địa hiện có ( đã được lập trong giai đoạn trước đây ) bằng cách phát triển các lưới tăng dày theo nguyên tắc chêm lưới hoặc chêm điểm. - Điều kiện địa hình địa vật và mức độ thực phủ của khu đo: có nhiều lưới tăng dày nếu mức độ thông thoáng thấp. - Tỷ lệ đo vẽ và yêu cầu độ chính xác của bản đồ cần thành lập. - Điều kiện trang thiết bị đo đạc hiện có của đơn vị. Nguyên tắc chung của việc thiết kế lưới là càng ít bậc càng tốt, nhằm giảm chi phí xây dựng lưới và hạn chế mức độ ảnh hưởng sai số số liệu gốc của các lưới bậc cao đến độ chính xác vị trí điểm của cấp khống chế bậc cuối cùng. Nhìn chung chỉ tiêu cơ bản nhất để xác định số bậc phát triển lưới là diện tích của khu đo vẽ và có thể chia ra các trường hợp sau: + Khu đo vẽ có diện tích lớn (F > 25 km2): lập ba bậc lưới (Lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế tăng dày và lưới khống chế đo vẽ). + Khu vực có diện tích trung bình (F = 2,5  25 km2) lập hai bậc lưới ( Lưới khống chế cơ sở và lưới khống chế đo vẽ ). Nhưng nếu khu đo vẽ có địa hình địa vật phức tạp thì nên lập ba bậc lưới. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 21 Lớp: Trắc Địa B – K48 + Khu vực có diện tích nhỏ (F < 2,5 km2): thành lập một bậc lưới khống chế là lưới khống chế đo vẽ. + Với khu đo có diện tích rất lớn (F ≥ 100 km2): cần lập 4 bậc lưới khống chế (lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế tăng dày bậc 1, lưới khống chế tăng dày bậc 2 và lưới khống chế đo vẽ ). II.1.2. Mật độ điểm khống chế các cấp Theo quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn quy định, mật độ trung bình các điểm khống chế nhà nước từ hạng I  IV được quy định như sau : + Trên khu vực cần đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1/500 thì cứ (20 30) km2 cần có một điểm khống chế toạ độ mặt bằng và (10 20) km2 cần có một điểm khống chế độ cao. + Trên khu vực cần đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1/2000; 1/1000; 1/500 thì cứ (515) km2 cần có một điểm khống chế toạ độ mặt bằng và (5 7) km2 cần có một điểm khống chế độ cao. Đặc biệt đối với khu vực xây dựng, mật độ điểm lưới nhà nước cần đảm ít nhất 1 điểm/ 5km2. Nếu tính cả các điểm của lưới tăng dày thì mật độ điểm tăng lên đến 4 điểm/ 1km2, còn trên khu vực chưa xây dựng thì yêu cầu có 1 điểm/ 1km2. Trên đây là những yêu cầu về số lượng tối thiểu các điểm của lưới khống chế cấp hạng nhà nước (từ hạng I  IV). Trong việc đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn, đặc biệt đối với các khu đo rộng lớn thì ngoài các điểm cần có của lưới cấp hạng nhà nước cần phải có một số lượng lớn các điểm của lưới khống chế tăng dày và lưới khống chế đo vẽ. Trong thực tế sản xuất, số lượng điểm cần có của mỗi bậc khống chế sẽ được tính toán dựa trên cơ sở diện tích khu đo và diện tích khống chế tuỳ theo cấp hạng của mỗi điểm khống chế trắc địa mặt bằng theo tính toán như sau: 1.Công thức xác định diện tích khống chế của một điểm lưới khống chế Để đo vẽ bản đồ địa hình thì mật độ điểm trắc địa mặt bằng phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Phụ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ bản đồ. Tỷ lệ đo vẽ bản đồ càng lớn thì càng đòi hỏi phải có nhiều điểm khống chế trên một đơn vị diện tích. - Phụ thuộc vào phương pháp đo vẽ bản đồ. Trước đây khi đo vẽ theo phương pháp bàn đạc thì số điểm khống chế là ba điểm trên mặt bản vẽ. Nếu Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 22 Lớp: Trắc Địa B – K48 đo theo phương pháp toàn đạc, đo vẽ ảnh phối hợp và đo vẽ ảnh lập thể thì số lượng điểm khống chế giảm dần. Trong nhiều trường hợp, lưới khống chế trắc địa ngoài mục đích được thành lập để đo vẽ bản đồ thì còn có thể được dùng để chuyển các thiết kế công trình ra thực địa, trong trường hợp đó thì mật độ điểm khống chế còn phụ thuộc vào các yêu cầu độ chính xác bố trí điểm công trình. Nếu yêu cầu sai số bố trí điểm càng cao thì mật độ điểm khống chế càng dày và ngược lại. - Phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa vật của khu vực đo vẽ. - Phụ thuộc vào phương pháp xây dựng lưới khống chế. Do lưới khống chế được lập để phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình cho nên các điểm của lưới khống chế trắc địa mặt bằng chính là các điểm đặt máy để đo vẽ chi tiết địa hình, địa vật. Do vậy để tính tổng số điểm khống chế cần có trên khu vực, ta cần xét từ bậc khống chế cuối cùng là cấp khống chế đo vẽ. B C KD A S/2S/2 Hình 2.1 Gọi A và B là hai điểm đầu một cạnh của lưới khống chế đo vẽ, AB = S. Nếu coi diện tích khống chế của điểm A được giới hạn bởi đường tròn có bán kính 2 S 2 ABR  thì giữa phạm vi khống chế của điểm A với các điểm khống chế lân cận sẽ còn có khoảng trống như phần kẻ dọc (Hình 2.1). Do vậy để có thể khống chế kín 100% diện tích đo vẽ thì chiều dài các cạnh sẽ phải là d = AK và diện tích khống chế thực của một điểm sẽ là diện tích của một hình lục giác đều có cạnh là d = AK. Như vậy diện tích khống chế của một điểm sẽ được tính như sau: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 23 Lớp: Trắc Địa B – K48 Xét tam giác đều AIK có chiều dài cạnh tam giác d = AK, do đó chiều cao của tam giác là 2 3dAH  ( II- 8 ) Mặt khác: 2 SAB2 1AH  ( II - 9 ) Từ ( II - 8 ) và ( II - 9 ) ta có: 2 S 2 3d  Suy ra chiều dài cạnh 3 SdAK  ( II - 10 ) Từ ( II - 10 ) ta viết được công thức tính diện tích khống chế của một điểm lưới khống chế đo vẽ là: 22 AIKΔ S87,0S2 3 2 S.3 S.2 1.6AH,IK2 1.6P.6P    (II - 1) Như vậy khi biết trước được chiều dài trung bình cạnh của lưới khống chế ta sẽ tính được diện tích khống chế của một điểm. 2. Tính số điểm cần thiết của các bậc khống chế Nếu gọi diện tích của khu đo vẽ là F và diện tích khống chế của một điểm là P thì tổng số điểm khống chế cần thiết trên khu đo sẽ là: 2Σ S87,0 F P FN  (II - 12) Trong đó S là chiều dài cạnh trung bình của cấp lưới khống chế cuối cùng. Khi lưới khống chế mặt bằng được thành lập với n bậc, gọi số điểm khống chế tương ứng với mỗi cấp khống chế là N1, N2 ... Nn thì ta có: N = N1 + N2 + ... + Nn ( II -13 ) Với mỗi cấp khống chế, chiều dài trung bình của các cạnh là khác nhau. Gọi chiều dài cạnh tương ứng với mỗi cấp khống chế là S1, S2, ... , Sn thì trình tự tính toán cụ thể số điểm của từng bậc sẽ được thực hiện từ việc tính số điểm của cấp khống chế trên cùng ( N1 ) và kết thúc ở việc tính số điểm của cấp khống chế cuối cùng là cấp khống chế đo vẽ ( Nn). Cụ thể như sau: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 24 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Tính số lượng điểm của bậc khống chế đầu tiên: Nếu gọi chiều dài cạnh trung bình của cấp hạng lưới khống chế đầu tiên là S1 thì số lượng điểm của lưới khống chế đầu tiên sẽ được tính theo công thức: 2 11 1Σ S.87,0 F P FN  (II - 14) Thông thường lưới khống chế bậc đầu tiên được phát triển dựa trên một số lượng nhất định điểm lưới cơ sở hạng cao hiện có trên khu vực ( kí hiệu là Ngốc ) cho nên giá trị N1 tính được bao gồm cả số lượng điểm gốc nói trên. Do vậy trong trường hợp này, số lượng thực tế các điểm cần lập mới của lưới khống chế bậc đầu tiên sẽ là: N1 = N1 - Ngốc (II - 15 ) Trong đó N1 là tổng số điểm của cấp khống chế đầu tiên và cấp khống chế bậc cao hơn nó. - Đối với lưới khống chế bậc thứ hai ta cũng tính theo công thức tương tự: 2 22 2Σ S.87,0 F P FN  ( II - 16 ) N2 = N2 - N1 ( II - 17 ) - Đối với lưới khống chế đo vẽ cuối cùng là: Nn = N - ( N1 + N2 + ... + Nn-1 ) ( II - 18 ) Trong việc tính mật độ điểm các cấp khống chế theo các công thức như đã nêu trên, chiều dài trung bình các cạnh của bậc lưới khống chế có thể được lấy theo giá trị chiều dài tương ứng với từng cấp hạng lưới đã được cho trong các qui phạm hiện hành. Tuy nhiên điều cần lưu ý là các giá trị chiều dài cạnh tương ứng với mỗi cấp hạng lưới đã cho trong qui phạm là được ấn định dựa trên cơ sở các máy móc và dụng cụ đo đạc truyền thống trước đây, khi mà việc đo vẽ chi tiết cũng như việc đo chiều dài cạnh lưới khống chế chủ yếu được thực hiện bằng máy kinh vĩ và các máy đo dài quang học thông thường nên độ chính xác và diện tích khống chế của mỗi điểm bị hạn chế. Thực tế hiện nay công nghệ đo đạc phát triển cao, các máy toàn đạc điện tử với độ chính xác đo dài được phát triển rộng rãi và phổ biến ở tất cả các đơn vị sản xuất trắc địa .Vì vậy có thể nhận thấy rằng các giá trị chiều dài cạnh của các bậc lưới như đã cho trong các qui phạm là hoàn toàn có thể nới rộng thêm một Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 25 Lớp: Trắc Địa B – K48 cách hợp lý, để tăng năng suất lao động giảm giá thành chi phí mà vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết. Đây là vấn đề cần được tính đến khi lập lưới khống chế trắc địa và thiết kế các công trình. II.2. độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ lớn II.2.1. Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác lưới khống chế trắc địa mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ giai đoạn khảo sát thiết kế Cơ sở trắc địa để đo vẽ bản đồ giai đoạn khảo sát thiết kế đó là lưới nhà nước các cấp hạng, lưới tăng dày và lưới đo vẽ. Về độ chính xác, lưới trắc địa phải được thiết kế đảm bảo cho công tác tăng dày nhằm thoả mãn yêu cầu đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn nhất và các yêu cầu của công tác bố trí công trình. Lưới khống chế mặt bằng được thành lập phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình giai đoạn này thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của lưới là " Sai số trung phương vị trí điểm của cấp khống chế cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở” hay còn gọi là " Sai số tuyệt đối vị trí điểm ". Trong qui phạm qui định: Sai số vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so với điểm của khống chế cơ sở không vượt quá 0,2  0,3.Mbđ trên bản đồ, trong đó Mbđ là mẫu số tỷ lệ bản đồ. II.2.2. Ước tính độ chính xác đặc trưng lưới khống chế mặt bằng 1: Mục đích - Thông qua độ chính xác của lưới ( Sai số tuyệt đối vị trí điểm ) phân định cấp hạng lưới. - Xác định ra yêu cầu độ chính xác đo đạc để đáp ứng các yêu cầu độ chính xác đó. 2: Ước tính độ chính xác đặc trưng của các bậc khống chế Như ta đã biết, sai số của lưới khống chế bậc cao sẽ là số hiệu gốc của lưới khống chế bận thấp hơn. Để giảm sự biến dạng của hệ thống khống chế thì yêu cầu đặt ra là sai số của lưới khống chế bậc cao phải nhỏ hơn sai số đo của lưới bạc thấp K lần, nghĩa là: K m m dog  (II- 1) Như vậy sai số tổng hợp mo của lưới khống chế bậc thấp đang xét sẽ là: mo2 = mg2 + mđo2 (II- 2) Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 26 Lớp: Trắc Địa B – K48 Hoặc: mo = mđo 2K 11  ( II- 3 ) Suy ra: 1m m 1K 2 do 0      ( II- 4 ) Khi: .3,05.10  K m m do 2.2,1.10  K m m do 5.1,2.10  K m m do Trong thực tế thiết kế hệ thống khống chế thường lấy K = 2 Đối với hệ thống khống chế gồm n bậc thì sai số tổng hợp của bậc thứ n sẽ là: mon2 = m12 + m22 + ... + mn2 ( II- 5 ) Nếu hệ số suy giảm độ chính xác là như nhau ở tất cả các bậc khống chế thì ta có thể viết quan hệ dưới dạng: )1n(242nn0 K 1...K 1 K 11mm  ( II- 6 ) Hoặc )1(242 1 0 ...1 .     n n n n KKK Km m ( II- 7 ) Ví dụ khi thành lập bản đồ 1: 500, yêu cầu sai số vị trí điểm trên bản đồ là 0,2mm (Mp = 10cm), theo công thức trên đối với lưới có 3 bậc, 4 bậc và các hệ số K khác nhau được ghi ở bảng II.1 Bảng II.1 K Sai số trung phương vị trí điểm (cm) 3 bậc 4 bậc Tam giác Đa giác Đo vẽ Tam giác III Tam giác IV Đa giác Đo vẽ 2 3,8 5,3 7,8 1,6 3,6 5,2 7,3 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 27 Lớp: Trắc Địa B – K48 2 2,2 4,4 8,8 1,1 2,2 4,3 8,7 2,5 1,5 3,7 9,2 0,9 1,5 3,7 9,2 3 1,0 3,1 9,4 0,35 1,1 3,2 9,5 Từ bảng trên ta nhận thấy khi tăng số bậc phát triển của hệ thống lưới và tăng giá trị K thì yêu cầu độ chính xác của lưới bậc trên tăng. II.3. Một số phương pháp ước tính độ chính xác thiết kế lưới mặt bằng 1. Mục đích và nguyên tắc chung của việc ước tính độ chính xác bản thiết kế lưới Trong quy trình thành lập một mạng lưới trắc địa, việc ước tính độ chính xác của lưới là một khâu rất quan trọng. Nó xác định xem sai số trung phương của các yếu tố quan trọng của lưới sẽ xây dựng như sai số vị trí điểm, sai số chiều dài cạnh, sai số phương vị cạnh … có đạt yêu cầu quy định hay không. Ngược lại, với một yêu cầu đã định trước về độ chính xác các yếu tố của lưới, ta phải xác định một phương án kỹ thuật phù hợp và loại bỏ những phương án không đạt độ chính xác yêu cầu hoặc đạt quá mức cần thiết gây lãng phí. Như vậy, việc ước tính độ chính xác lưới thiết kế vừa mang mục đích kỹ thuật, vừa mang mục đích kinh tế. Do đó việc ước tính độ chính xác chính là giải bài toán tối ưu hoá. Công tác ước tính độ chính xác được dựa trên nguyên tắc chung của nguyên lý số bình phương nhỏ nhất của lý thuyết sai số. Xuất phát từ công thức: F F P m 1  (II- 19) Trong đó: mF- là sai số trung phương của hàm các trị đo cần đánh giá độ chính xác  - là sai số trung phương trọng số đơn vị. FP 1 - là trọng số đảo của hàm các trị đo cần đánh giá độ chính xác. Từ công thức (II- 19) ta thấy có hai bài toán ước tính độ chính xác của lưới thiết kế như sau: + Trường hợp 1: Cho biết , 1/PF xác định mF Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 28 Lớp: Trắc Địa B – K48 Trong trường hợp này có nghĩa là: biết sơ đồ lưới thiết kế và sai số dự kiến đo đạc các yếu tố trong lưới, cần tính sai số trung phương hàm các đại lượng đo trong lưới. + Trường hợp 2: Cho biết mF, 1/PF xác định  Trong trường hợp này có nghĩa là: Cho biết sơ đồ lưới thiết kế và độ chính xác của hàm các đại lượng đo, cần xác định sai số trung phương các trị đo trong lưới. Có hai phương pháp ước tính độ chính xác của lưới thiết kế: phương pháp gần đúng (áp dụng công thức có sẵn) và phương pháp chặt chẽ. Ta có thể lựa chọn phương pháp ước tính độ chính xác. Nếu lưới đơn giản thì dùng các công thức gần đúng. Nếu mạng lưới lớn và phức tạp thì ước tính chặt chẽ, sử dụng máy tính và các chương trình có sẵn. Hiện nay phương pháp gần đúng ít được sử dụng nên ta chỉ nghiên cứu phương pháp chặt chẽ. 2. ước tính độ chính xác thiết kế lưới theo phương pháp chặt chẽ Phương pháp ước tính độ chính xác lưới mặt bằng dựa trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp hoặc bình sai điều kiện. Ngày nay, với sự phát triển của các loại máy tính điện tử nên phương pháp ước tính độ chinh xác dựa trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp được sử dụng rộng rãi vì dễ lập trình trên máy vi tính, có thể giải quyết được khối lượng tính toán lớn một cách nhanh chóng và chính xác. Vì vậy trong phần nay tôi chỉ nghiên cứu phương pháp ước tính độ chính xác trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp. Quá trình ước tính độ chính xác của lưới thiết kế theo phương pháp chặt chẽ dựa trên cơ sở của bài toán bình sai gián tiếp được thực hiện theo trình tự sau: * Chọn ẩn số: Trong lưới mặt bằng, ẩn số được chọn là toạ độ các điểm cần xác định, với cách chọn như vậy thì trị bình sai của các ẩn số sẽ được viết dưới dạng Trị bình sai = trị gần đúng + số hiệu chỉnh tương ứng Viết dưới dạng tổng quát: jojj dxXX  * Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh cho các trị đo Số lượng phương trình số hiệu chỉnh đúng bằng số lượng các trị đo. - Phương trình số hiệu chỉnh trị đo góc: k  j i Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 29 Lớp: Trắc Địa B – K48 Hình 2.2 βikiikijkjjkjkkikjkkikjβ ldybdxadybdxa)dyb(b)dxa(av  (II-20) - Phương trình số hiệu chỉnh trị cạnh: Hình 2.3 kiki SikiikikkikkiS ldysinαdxcosαdysinαdxcosαv  (II- 21) - Phương trình số hiệu chỉnh trị đo góc phương vị : kiik αikiikikkikkiα ldybdxadybdxav  (II-22) Hình 2.4 Trong các phương trình trên có: ' ' cos ki ki ki S X ; ' ' sin ki ki ki S Y (II- 23) 2' ki ' ki ki S ΔY ''a  ; 2' ki ' ki ki S ΔX ''b  2' kj ' kj kj S ΔY ''a  ; 2' kj ' kj kj S ΔX ''b  'X , 'Y : Gia số toạ độ được tính từ toạ độ gần đúng của các điểm trong lưới. S' là chiều dài gần đúng của cạnh được tính theo công thức: Ski i k (II- 24) k X S 0 Y i kiS Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 30 Lớp: Trắc Địa B – K48 2'2'' YXS  Chú ý: trong tất cả các phương trình số hiệu chỉnh nếu xuất hiện các điểm gốc trong phương trình thì các ẩn số là số gia toạ độ của chúng được coi là không có sai số, tức là dx, dy bằng 0. Sau khi viết các phương trình số hiệu chỉnh thì hệ phương trình số hiệu chỉnh được viết dưới dạng ma trận: V = AX + L (II- 25) Trong đó: A- là ma trận hệ số. X- là vectơ ẩn số. L- Vectơ số hạng tự do. V- Vectơ số hiệu chỉnh. nx1n 2 1 v v v V             ; nxtntn2n1 2t2221 1t1211 .........aaa .............. .........aaa .........aaa A            ; tx1t 1 1 dy dy dx X            tdx  ; nx1n 2 1 l l l L             * Lập hệ phương trình chuẩn NX + B = 0 (II- 26) Trong đó thì: N = ATPA ; B = ATPL P = Theo công thức tổng quát i 2i m CP  ta tính cho các trường hợp sau: + Trọng số cho trị đo góc: i i β 2β m CP  + Trọng số cho trị đo góc phương vị: i i α 2α m CP  + Trọng số cho trị đo cạnh: i i S 2S m CP  P1 P2 5  Pn 0 0 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 31 Lớp: Trắc Địa B – K48 Khi ước tính, các số hạng tự do trong các phương trình trên là không tính được do chưa có trị đo, trong quá trình ước tính cũng không cần sử dụng tới chúng. Tính nghịch đảo ma trận hệ số phương trình chuẩn N, ta được ma trận trọng số đảo Q: Q = N-1 = (AT.P.A)-1 =           ntn2n1 2t2221 1t1211 .........QQQ .............. .........QQQ .........QQQ (II- 27) Để đánh giá độ chính xác hàm các ẩn số, ta lập hàm F là hàm các trị đo gián tiếp qua các ẩn số. Hàm F có dạng: F = F(x1, x2, …, xt) (II- 28) Sau đó triển khai tuyến tính, hàm F có dạng ma trận:           t21 T x F ,..., x F , x Ff =  t21 f,...,f,f (II- 29) Trọng số đảo của hàm cần đánh giá độ chính xác tính theo công thức: Qff P 1 T F  (II- 30) Cuối cùng sai số trung phương của các hàm yếu tố trong lưới được tính như sau: F F P m 1  (II- 31) * Đánh giá độ chính xác - Sai số trung phương vị trí điểm: iii XXX Qμm  iii YYY Qμm  2 Y 2 XP iii mmμM  Trong đó: ii XX Q , iiYY Q là phần tử trên đường chéo chính của ma trận Q. - Tính sai số trung phương chiều dài cạnh: Vectơ hệ số hàm trọng số chiều dài cạnh Ski tương ứng là: T kikikikiS )sinαcosαsinαcosα(F ki  (II- 33) Tính trọng số đảo chiều dài cạnh Ski theo công thức: (II- 32) Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 32 Lớp: Trắc Địa B – K48 S T S FqF ..P 1 Ski  (II- 34) trong đó q - là ma trận con (44) chứa các hệ số trọng số Qij của các ẩn số điểm k, i trong ma trận Q = (AT.P.A)-1 Khi đó sai số trung phương chiều dài cạnh được tính theo công thức: SkiP 1 m kiS  (II- 35) - Tính sai số trung phương hàm phương vị: Vectơ hệ số hàm trọng số phương vị sẽ là: T)baba(F kikikikiαki  (II- 36) Tính trọng số đảo của hàm phương vị:   FqF T .. P 1 ki  Như vậy: kiP   1 m ki  (II- 37) - Sai số trung phương vị trí điểm tương hỗ của điểm i so với điểm k: 2 2 22 ,t/h )(m  ki kiSkiik mSm  (II- 38) II.4. Ước tính độ chính xác lưới GPS Cũng như lưới trắc địa truyền thống, sau khi thiết kế chúng ta tiến hành ước tính độ chính xác lưới GPS. Căn cứ vào các yêu cầu đặt ra và các thông tin nhận được về độ chính xác các yếu tố trong lưới sau khi ước tính ta sẽ có kết luận về lưới thiết kế có đảm bảo độ chính xác hay không. Trong trường hợp lưới thiết kế không đạt yêu cầu, chúng ta phải tiến hành thiết kế và ước tính lại mạng lưới. Tuy nhiên kết quả ước tính phải đảm bảo tính khả thi, tức là độ chính xác các trị đo có thể được bảo đảm bằng các máy móc đo đạc hiện có. Trong ước tính lưới GPS, chúng ta coi mỗi cạnh đo GPS là các cặp trị đo độc lập gồm chiều dài D, phương vị A và hiệu độ cao trắc địa H. Như vậy, lưới GPS đước xem như lưới mặt bằng, với các trị đo chiều dài và trị đo phương vị độc lập nhau (không xét đến hiệu độ cao trắc địa). Nếu trong lưới có m trị đo cạnh GPS sẽ có 2m trị đo gồm m chiều dài là m phương vị. Trong đó, độ chính xác dự kiến đo chiều dài cạnh và đo phương vị như sau: - Sai số trung phương chiều dài cạnh: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 33 Lớp: Trắc Địa B – K48 ms =  22 .Sba  (II- 39) - Sai số trung phương đo phương vị: 2 2    S qpm (II- 40) Trong đó: S là chiều dài cạnh, tính bằng km. a, b, p, q là các tham số độ chính xác được lấy theo lý lịch từng loại máy. Ví dụ, đối với máy thu 1 tần số Trimble 4600 LS, ở khoảng cách dưới 10km giá trị các tham số như sau: a=  5mm b=  1mm/km (1ppm) p=  1" q=  5" Các sai số trung phương này là cơ sở để tính trọng số các trị đo là chiều dài và phương vị trong bài toán ước tính GPS. Lưới GPS có thể được ước tính theo phương pháp bình sai điều kiện hoặc bình sai gián tiếp. Tuy nhiên để thuận tiện cho việc lập trình trên máy tính người ta thường sử dụng lý thuyết bình sai gián tiếp. Theo lý thuyết bình sai gián tiếp, để ước tính độ chính xác mỗi trị đo cần phải lập một phương trình số hiệu chỉnh. Như vậy trong lưới GPS ta sẽ lập 2 loại phương trình số hiệu chỉnh là phương trình số hiệu chỉnh chiều dài và phương trình số hiệu chỉnh phương vị. ẩn số trong bài toán là toạ độ X, Y của các điểm cần xác định. Tương ứng với các toạ độ X, Y này là các số hiệu chỉnh toạ độ cho toạ độ gần đúng của các điểm đó. Các bước ước tính độ chính xác lưới GPS như sau: 1. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh * Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh: - Mỗi cạnh đo giữa hai điểm k và i sẽ tương ứng chiều dài cạnh Ski Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài ki có dạng (II-21) kiki SikiikikkikkiS ldysinαdxcosαdysinαdxcosαv  Trong đó: kiSl là số hạng tự do chưa xác định, khi ước tính lưới thì chúng ta không cần quan tâm tới giá trị này. kicos , kisin được tính theo công thức (II- 23) Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 34 Lớp: Trắc Địa B – K48 Trọng số của phương trình số hiệu chỉnh cạnh được tính : 2 i i S S m CP  Nếu chọn C =  = 1 thì: i i S S m P 1 Với iSm là sai số trung phương chiều dài cạnh tính theo công thức (II-39) * Phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị Trong đó: ki l là số hạng tự do chưa được xác định. aki, bki là hệ số hướng được xác định theo (II- 24). Trọng số của phương trình số hiệu chỉnh phương vị được tính: ki ki m P   1 Trong đó sai số trung phương ki m  được tính theo công thức (II- 40) * Ta lập được hệ phương trình số hiệu chỉnh được viết dưới dạng ma trận(II- 25) 2. Lập hệ phương trình chuẩn theo (II- 26) 3. Tính ma trận nghịch đảo của ma trận hệ số phương trình chuẩn theo (II- 27) 4. Sai số trung phương vị trí điểm lưới GPS được tính theo công thức (II- 32) 5. Sai số trung phương chiều dài và phương vị cạnh: - Lập hàm trọng số chiều dài và phương vị cạnh theo công thức (II- 33) và (II- 36) - Tính trọng số đảo của hàm theo công thức (II- 30) - Tính sai số trung phương chiều dài cạnh và phương vị cạnh theo công thức (II- 31) 6. Sai số trung phương vị trí tương hỗ cặp điểm tính theo công thức đã biết: 2 2 2 2 ijSij S m mM ij ij   kiik αikiikikkikkiα ldybdxadybdxav  Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 35 Lớp: Trắc Địa B – K48 II.5. ước tính độ chính xác lưới khống chế độ cao Phương pháp ước tính độ chính xác thiết kế lưới khống chế độ cao TĐCT dựa trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp hoặc bình sai điều kiện. Do sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại nên phương pháp ước tính độ chính xác lưới dựa trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp được sử dụng phổ biến hơn so với bài toán bình sai điều kiện. Sau đây là quy trình ước tính độ chính xác lưới khống chế độ cao theo phương pháp bình sai gián tiếp. * Bước1: Chọn ẩn số, ẩn số được chọn có thể là chênh cao của các tuyến đo hoặc là độ cao của các điểm cần xác định độ cao. Đối với lưới đo lún thì ẩn số được chọn là độ cao của các điểm nút, việc chọn ẩn số phải đủ và độc lập tuyến tính. * Bước 2: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh - Xác định số phương trình số hiệu chỉnh, số lượng phương trình số hiệu chỉnh chính bằng số trị đo (tức là có bao nhiêu chênh cao giữa các điểm thì có bấy nhiêu phương trình số hiệu chỉnh). - Nếu lưới có K điểm nút (K ẩn) thì dạng tổng quát của phương trình số hiệu chỉnh cho các trị đo (các chênh cao) sẽ là: il ki2i1ii Xg....XbXav  (II- 41) Trong đó: ai = +1 (ứng với điểm sau). ai = -1 (ứng với điểm trước). ai = 0 (ứng với các điểm không có trong tuyến đo). Vì mỗi tuyến đo liên quan đến điểm nút thì chỉ có 2 ẩn số liên quan tới 2 điểm nút ở đầu và cuối mỗi tuyến đo, do vậy sẽ chỉ có 1 hoặc 2 hệ phương trình có X là khác 0, các hệ số còn lại sẽ bằng 0. Hình 2.5 Nếu một trong hai điểm i hoặc j là điểm đã biết độ cao (điểm gốc), khi đó sẽ có hệ số bằng 0. (a=+1) (a=-1) i j Hj Hi hij Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 36 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Tính số hạng tự do: đối với tuyến bất kỳ (trong ước tính chúng ta không quan tâm đến số hạng này vì không có chênh cao đo) li = (Hicuối – Hiđầu) - hi (II- 42) Trong đó: Hicuối ,Hiđầu , hi tương ứng là độ cao gần đúng của điểm cuối, điểm đầu và chênh cao đo của tuyến thứ i. - Độ cao gần đúng ở đây được xác định bằng cách lấy độ cao gốc cộng với các chênh cao đo được. - Dạng ma trận của hệ phương trình số hiệu chỉnh là: A.X + L = 0 (II- 43) Trong đó:            n 2 1 v v v V  ;            nnn 222 111 .........gba .............. .........gba .........gba A ;             k 2 1 X X X X     ;            n 2 1 l l l L  * Bước 3: Lập hệ phương trình chuẩn: Dạng tổng quát: ATPA.X + ATPL = 0 (II- 44) Trong đó: P là ma trận trọng số * Bước 4: Nghịch đảo ma trận hệ số phương trình chuẩn để tính các hệ số trọng số Qii Dạng tổng quát: Q = (AT.P.A)-1 =           kkk2k1 2k2221 1k1211 .........QQQ .............. .........QQQ .........QQQ (II- 45) * Bước 5: Đánh giá độ chính xác: - Tính sai số trung phương trọng số đơn vị   kn pvvμ  (II- 46) Trong đó: n- là số tuyến đo. K- là số điểm nút. Do khi ước tính chúng ta không xác định được  pvv cho nên việc xác định sai số trung phương trọng số đơn vị  được chọn theo hai hướng: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 37 Lớp: Trắc Địa B – K48 + Xác định  theo cấp hạng cần đo từ đó sẽ tính được sai số trung phương độ cao các điểm cần xác định. iiHi Qm  (II- 47) + Xác định  dựa vào yêu cầu độ cao điểm yếu nhất trong lưới cần thoả mãn từ đó cần phải đo với cấp hạng bao nhiêu. Từ công thức (II- 47) suy ra : yeu yeuH Q m )( II.6. chọn hệ toạ độ và mặt chiếu của lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình II.6.1. Số hiệu chỉnh trong phép chiếu Trước khi bình sai, lưới trắc địa nhà nước được chiếu lên mặt Elipsoid WGS- 84. Vì vậy các trị đo trong lưới nhà nước hạng I, II… đều được hiệu chỉnh. Điều đó cũng có nghĩa là các trị đo tiếp về sau đều được chiếu lên mặt quy ước duy nhất đó. Toạ độ các điểm của lưới trắc địa mặt bằng được tính trong hệ toạ độ mặt phẳng, vuông góc của phép chiếu Gauss. Vì các công trình đều được xây dựng trên bề mặt tự nhiên của trái đất nên cần phải thu được các kết quả đo không qua hiệu chỉnh do phép chiếu. Thông thường, trong mạng lưới trắc địa có hai số hiệu chỉnh cần phải tính đến khi xử lý là số hiệu chỉnh chiều dài cạnh do độ cao và số hiệu chỉnh chiều dài do chiếu về mặt phẳng của phép chiếu Gauss. 1. Số hiệu chỉnh do độ cao Số hiệu chỉnh do chiếu cạnh AB lên mặt chiếu AoBo (Hình I.4.1) Sh = AoBo- AB và được tính theo công thức: m 0m h R )HS(H ΔS  (II- 48) Trong đó: S là chiều dài cạnh đo được Hm là độ cao trung bình của cạnh AB Ho là độ cao của mặt chiếu Rm là bán kính trung bình của Elipxoid (Rm6370 km) Từ công thức trên ta có: Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 38 Lớp: Trắc Địa B – K48 m omh R HH S ΔS  (II- 49) Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ lệ lưới nếu: 200.000 1 S ΔSh  Lúc đó: 32m31.85m 200.000 6370.000 S ΔSR HH hmom  Nghĩa là khi hiệu độ cao của mặt đất với mặt chiếu nhỏ hơn 32m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh hS . Mặt chiếu trong TĐCT thường là mặt có độ cao trung bình của khu vực xây dựng công trình. 2. Số hiệu chỉnh do chiếu về mặt phẳng Gauss Số hiệu chỉnh của chiều dài cạnh sẽ có dấu dương và tăng từ trục đến mép của múi chiếu. Khoảng cách So giữa hai điểm trên mặt phẳng được tính theo công thức      ... 2R y1SS 2 m 2 m o (II- 50) Trong đó: S – chiều dài cạnh trên Elipxoid Rm – bán kính trung bình của Elipxoid 2 yyy cdm  là trị trung bình của hoành độ điểm đầu và cuối của cạnh S Số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh do chiếu về mặt phẳng Gauss được tính gần đúng theo công thức: 2 m 2 m g 2R ySΔS  (II- 51) 2 m 2 mg 2R y S ΔS  (II- 52) Suy ra: S 2ΔΔ R S .ΔΔ2R y gm g 2 m m  (II- 53) Đối với các cạnh nằm trên đường biên của múi chiếu 3o, có Kmym 150 thì:   3210 1 63702 150 S ΔS 2 2 g  Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 39 Lớp: Trắc Địa B – K48 Để sai số tương đối của tỷ lệ lưới không vượt quá 1:200.000 thì khoảng cách từ kinh tuyến trục của múi chiếu đến khu vực xây dựng công trình không vượt quá : 20km 200.000 26370ym  Nếu ym > 20 km thì chọn kinh tuyến đi qua điểm giữa của khu vực xây dựng công trình làm trục của múi chiếu. II.6.2. Hệ toạ độ cân bằng Vì Sh và Sg có dấu ngược nhau nên có thể đề xuất một hệ toạ độ cân bằng, trong đó mặt chiếu và kinh tuyến trục của múi chiếu được chọn sao cho tổng của các số hiệu chỉnh nói trên có giá trị nhỏ, không đáng kể. Nghĩa là:   0 2R yS R HHS ΔSΔS 2 m 2 m m om gh  (II- 54) Từ đó, nếu cho trước ym thì m 2 m om 2R yHH  (II- 55) hoặc ngược lại, nếu cho trước Hm- Ho thì  ommm HH2Ry  (II- 56) Nhưng hệ toạ độ cân bằng thường không được ứng dụng rộng rãi vì độ cao mặt chiếu đã cho trước trong bản thiết kế công trình. Vì vậy hệ toạ độ cân bằng chỉ áp dụng cho một dải hẹp với hoành độ tính theo công thức (II- 56) Khi sử dụng các điểm toạ độ nhà nước làm cơ sở khống chế TĐCT thì cần phải thực hiện hai lần hiệu chỉnh : Trước hết, tính số hiệu chỉnh hS với dấu ngược lại với công thức (II- 48) để chuyển chiều dài cạnh của lưới nhà nước về mặt tự nhiên của trái đất. Sau đó tính số hiệu chỉnh để đưa về mặt chiếu của khu vực xây dựng. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 40 Lớp: Trắc Địa B – K48 Chương III Các vấn đề cơ bản trong xây dựng lưới khống chế phục vụ đo vẽ khảo sát khu xây dựng công trình thuỷ lợi – thuỷ điện III.1.kháI niệm chung về công trình thuỷ lợi- thuỷ điện Các công trình thuỷ lợi được xây dựng để sử dụng các tài nguyên thuỷ năng và nguồn dự trữ nước vào việc giải quyết một số vấn đề của nền kinh tế quốc dân. Một số vấn đề quan trọng đó là: - Sử dụng năng lượng dòng chảy ở các trạm thuỷ điện. - Giải quyết vấn đề giao thông bằng cách xây dựng hệ thống các kênh dẫn và âu thuyền. - Tưới và tiêu nước cho các vùng đất canh tác. - Cấp nước cho các thành phố và các Sở giao thông, Công Nông nghiệp. Tập hợp các công trình thuỷ lợi để giải quyết đồng thời các vấn đề trên được gọi là đầu mối thuỷ lợi. Một đầu mối thuỷ lợi lớn có thể bao gồm những công trình sau: - Đập chắn bằng bê tông cốt sắt có sân tràn hoặc đập đất không sân tràn. - Các công trình để thông thương dòng chảy ( như các âu thuyền hoặc kênh nổi và ngầm ). - Các công trình để cá qua lại giữa thượng và hạ lưu. - Hồ chứa nước cùng với công trình thoát nước và các kênh dẫn để cấp thoát nước cho đồng ruộng. III.2. Đặc điểm xây dựng lưới khống chế - Khu vực xây dựng công trình thuỷ lợi – thuỷ điện thường có địa hình đồi núi rất phức tạp nên rất phù hợp cho lập lưới tam giác. Địa hình phức tạp có nhiều đồi núi, sông suối nên việc chọn điểm để đo thông hướng là rất khó khăn. Việc lập lưới cơ sở tốt nhất là lập lưới đo theo công nghệ GPS. Vì đo theo công nghệ GPS không phụ thuộc vào đồ hình lưới, không cần thông hướng lại cho độ chính xác rất cao. Đo theo công nghệ GPS chỉ phụ thuộc vào số vệ tinh có trên bầu trời trong khoảng thời gian đo. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 41 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Với các công trình thuỷ lợi – thuỷ điện thì vấn đề độ cao đòi hỏi cao hơn hẳn vấn đề mặt bằng. Vì nó phải đáp ứng cho việc tự chảy của nước. Việc thiết kế công trình thuỷ lợi- thuỷ điện đòi hỏi phải biểu diễn địa hình một cách chi tiết với độ chính xác cao. Bởi vậy, các bản đồ địa hình tỷ lệ lớn sử dụng vào mục đích thiết kế phải có khoảng cao đều 0,5m- 1,0m. Khi thành lập mặt cắt dọc của những sông lớn (độ dốc thường đạt 5- 19cm/km), yêu cầu phải đặt dọc bờ sông các đường thuỷ chuẩn hạng I- II. Khi chuyển bản thiết kế các công trình đầu mối thuỷ lợi- thuỷ điện ra thực địa cần phải tuân thủ một cách chặt chẽ độ cao của mực nước thiết kế. Bởi vậy cần phải xây dựng ngoài thực địa một lưới khống chế độ cao chính xác được bình sai trong một hệ thống độ cao tuyệt đối. III.3. Các giai đoạn lập dự án, thiết kế công trình thuỷ lợi- thuỷ điện và các công tác trắc địa trong các giai đoạn này III.3.1. Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình giai đoạn báo cáo đầu tư III.3.1.1 Yêu cầu tài liệu địa hình Cơ sở toán học và nội dung địa hình phải thể hiện được: - Thể hiện tương quan địa hình với khu vực xung quanh dự án. - Làm cơ sở để: + Chọn được vùng bố trí các hạng mục chính của công trình đầu mối và khu hưởng lợi. + Sơ bộ đưa ra được quy mô của dự án, kích thước kết cấu của các hạng mục chính nhằm xác định mục tiêu, nhiệm vụ của dự án. + Sơ bộ xác định được khối lượng và tổng mức đầu tư. III.3.1.2. Thu thập, đánh giá và hoàn chỉnh tài liệu địa hình 1. Thu thập tài liệu - Cơ sở toán học gồm: lưới chiếu, hệ thống cao, toạ độ thành lập các loại tài liệu địa hình. - Các loại bản đồ địa hình có các tỷ lệ 1: 100.000, 1: 50.000, 1: 25.000 và 1: 10.000 (nếu có) theo yêu cầu của dự án. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 42 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Những tài liệu khác có liên quan đến dự án như các mặt cắt đặc trưng, các sơ hoạ, ghi chú, miêu tả… của các cơ quan trong và ngoài ngành thành lập có liên quan đến dự án. 2. Phân tích và đánh giá a. Phân tích - Nguồn gốc của tài liệu. - Độ chính xác về cơ sở toán học thành lập tài liệu lưới chiếu, hệ cao, toạ độ, múi chiếu (3º, 6º…), hệ thống lưới khống chế mặt bằng và cao độ. - Độ dung nạp và độ chính xác thể hiện địa hình, địa vật. b. Đánh giá - Mức độ sử dụng tài liệu: sử dụng được, sử dụng được nhưng phải bổ sung hoặc vẽ lại mới. - Khối lượng bổ sung, đo mới. 3. Bổ sung tài liệu - Bản đồ 1: 10.000 được hiện chỉnh theo chu kỳ từ 6 – 12 năm. - Bản đồ 1: 25.000 được hiện chỉnh theo chu kỳ từ 8 – 15 năm. - Bản đồ 1: 50.000 được hiện chỉnh theo chu kỳ từ 10 – 20 năm. Tỷ lệ hiện chỉnh  40% tuỳ theo sự thay đổi địa hình, địa vật so với hiện trạng. 4. Tài liệu đo mới: Khi sự thay đổi về địa hình, địa vật lớn hơn 40% hoặc khu vực chưa có các loại tài liệu cần thiết. Tài liệu đo mới bao gồm: - Đo vẽ bản đồ vùng đầu mối, vùng tuyến kênh chính, khu hưởng lợi, có tỷ lệ từ 1: 5000 đến 1: 10.000. - Đo vẽ mặt cắt dọc, ngang lòng hồ, đầu mối, tuyến kênh chính. III.3.2. Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình giai đoạn lập dự án đầu tư xây dựng công trình III.3.2.1. Yêu cầu tài liệu Làm cơ sở để: - Chọn được vùng bố trí các hạng mục công trình đầu mối và khu hưởng lợi. - Xác định được quy mô của dự án, kích thước các hạng mục công trình theo cấp công trình phục vụ cho việc lập thiết kế cơ sở. Tuỳ theo yêu cầu của việc thiết kế cơ sở, cần phải đáp ứng nội dung, thành phần khảo sát địa hình Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 43 Lớp: Trắc Địa B – K48 phù hợp với các bản vẽ cần làm rõ kết cấu và tính toán độ ổn định của các hạng mục công trình. - Xác định được chính xác nhiệm vụ của dự án. - Xác định được khối lượng tổng mức đầu tư. III.3.2.2. Lập lưới khống chế mặt bằng - Lưới khống chế mặt bằng được xây dựng từ hạng IV trở xuống như lưới tam giác, giải tích hạng IV, lưới đường chuyền hạng IV, lưới giải tích cấp 1, cấp 2, lưới đường chuyền cấp 1, cấp 2. - Nếu khu vực đã có lưới khống chế mặt bằng hạng IV, chỉ được xây dựng lưới cấp 1, cấp 2. - Nếu khu vực dự án ở hẻo lánh, xa hệ thống lưới quốc gia (biên giới, hải đảo, vùng rừng sâu…) có thể tiến hành ở hai dạng: + Nếu có thiết bị GPS, phải nối với lưới quốc gia hạng cao hơn theo hệ VN2000. + Nếu có thiết bị GPS, cho phép giả định theo bản đồ quốc gia có trong dự án và phải lập lưới khép kín góc và toạ độ, đảm bảo độ chính xác đạt như cấp lưới xây dựng theo quy định của quy trình, quy phạm quốc gia. III.3.2.3. Lập lưới khống chế độ cao - Lưới khống chế cao độ được xây dựng từ hạng III, hạng IV và kỹ thuật. Hạng II, hạng I được nối từ lưới quốc gia. Nếu khu vực đã có lưới cao độ hạng III, IV thì chỉ xây dựng hạng III, IV nội bộ phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu của công trình. Lưới thuỷ chuẩn kỹ thuật phục vụ cho quá trình đo vẽ tài liệu địa hình. - Nếu khu vực dự án ở xa lưới quốc gia, khó có điều kiện đo nối, thì được phép giải quyết theo hai hướng sau: + Nếu có thiết bị GPS, phải nối với hệ quốc gia. Sau đó đo thuỷ chuẩn hình học cấp tương xứng theo yêu cầu (hạng III, IV) khép kín toàn khu đo qua 1 điểm GPS có cao độ quốc gia, đảm bảo sự thống nhất cao độ toàn công trình. + Nếu không có thiết bị GPS, cho phép giả định cao độ một điểm theo bản đồ quốc gia có trong khu vực, hoặc theo mép nước biển, hoặc theo điểm cố định có trong khu dự án để khép kín toàn khu vực dự án. III.3.2.4. Đo vẽ địa hình lòng hồ Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 44 Lớp: Trắc Địa B – K48 1. Công trình đã vận hành công việc khảo sát địa hình tiến hành các nội dung sau: - Đo vẽ các mặt cắt dọc, ngang đặc trưng để tính dung tích hồ chứa. - Nếu lòng hồ thay đổi nhiều phải vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 5000 đến 1: 2000, h = 12m. 2. Công trình mới xây dựng a. Phạm vi đo vẽ lòng hồ Thông thường chọn cao độ đường viền lòng hồ chứa theo cao độ đỉnh đập dự kiến (theo yêu cầu của chủ nhiệm dự án được chủ đầu tư duyệt). - Cao hơn đỉnh đập +5m với công trình cấp IV, V. - Cao hơn đỉnh đập +10m với công trình cấp III. - Cao hơn đỉnh đập +15m với công trình cấp II, I. - Phạm vi đo vẽ bao trùm cả các phương án tuyến so chọn công trình đầu mối. - Trường hợp đặc biệt, có xét đến nghiên cứu khả năng sạt lở, tái tạo lòng hồ, khả năng thấm, mất nước qua phân thuỷ mỏng hoặc hang castơ, những điểm lộ nước nóng, tình hình đền bù dân cư… thì phải đo vẽ mở rộng thêm qua yêu cầu của chủ nhiệm đồ án và được cấp có thẩm quyền phê duyệt. b. Tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ Tỷ lệ bản đồ địa hình với khoảng cao đều địa hình phù hợp của lòng hồ phụ thuộc vào các yếu tố: diện tích đo vẽ, độ dốc địa hình và độ chia cắt nhiều của địa hình, thực phủ, dân cư sinh sống trong lòng hồ. - Diện tích đo vẽ và độ dốc địa hình: Khi diện tích đo vẽ lòng hồ F 1000ha, phải đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 10.000 với khoảng cao đều đường bình độ là 5m (h) khi độ dốc địa hình 10 , là 2m khi  < 10º. Khi 500ha F < 1000ha, phải đo bản đồ 1: 5000 h = 2m khi 10 , là 1m khi  < 10º. Khi F < 500ha, phải đo bản đồ 1: 2000 h = 1m khi 10 , là 0,5m khi  < 10º. - Theo độ chia cắt địa hình và dân cư, thực phủ dày: Nếu địa hình chia cắt, lòng hồ thành nhiều khe sâu, nhỏ có nhiều làng xóm, rừng cây quý phải thể hiện chi tiết thì phải tăng tỷ lệ bản đồ 1 cấp so với quy định ở điểm a (phạm vi đo vẽ lòng hồ). c. Nội dung đo vẽ địa hình lòng hồ - Biểu diễn đầy đủ dáng địa hình từ độ cao viền hồ xuống các lòng suối theo sự biến đổi địa hình. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 45 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Biểu diễn đầy đủ và chính xác các địa vật lòng hồ như: khu dân cư (số hộ), nhà dân (độc lập và hệ thống), độ phủ thực vật (tự nhiên và trồng cấy), hệ thống các công trình xây dựng, thuỷ lợi, giao thông… theo mức độ đòi hỏi của tỷ lệ bản đồ thành lập và mục đích đặt ra của dự án. - Biểu diễn đầy đủ các điểm định hướng, điểm lộ địa chất, các điểm sạt lở, đá lộ… III.3.2.4. Đo vẽ địa hình khu hưởng lợi 1. Công trình đang vận hành a. Phân tích đánh giá và sử dụng tài liệu đã có Tận dụng các tài liệu đã đo vẽ cho công trình từ lúc lập các giai đoạn thiết kế đến trong quá trình sử dụng. Phân tích, đánh giá như Điều III.3.1.2 b. Bổ sung hoặc đo mới Tuân theo quy định bổ sung và đo mới tài liệu địa hình ở Điều 3 và 4 trong III.3.1.2 2. Công trình mới xây dựng a. Diện tích cần đo vẽ cho khu hưởng lợi Diện tích cần đo vẽ cho khu hưởng lợi phụ thuộc vào độ dốc địa hình và mức độ phức tạp của địa vật như: mật độ các công trình xây dựng công nghiệp và dân dụng, mật độ dân cư, hình thái dân cư, kèm theo các khu vực mang tín ngưỡng địa phương như khu di tích lịch sử, khu lăng tẩm, mộ liệt sỹ, bãi tha ma… Qua thực tế, các diện tích đo vẽ nhiều hơn diện tích hưởng lợi một hệ số K, quy định như sau: - Vùng bằng phẳng có độ dốc 3 , khu dân cư có mật độ trung bình, hệ số đo vẽ tăng với K = 1,2  1,3 lần diện tích khu hưởng lợi. Khi có dân cư dày đặc, nhiều công trình công cộng: K = 1,5 lần. - Vùng đồi, núi thấp, có độ dốc 3º <  6º, dân cư trung bình, hệ số K = 1,3  1,5 lần. Nếu dân cư đông đúc, có nhiều công trình công cộng, K = 1,5  1,7 lần. - Vùng núi và núi cao,  > 6º, dân cư thưa K = 1,5 lần. Nếu dân cư đông đúc, nhiều bản làng, công trình công cộng phát triển, hệ số K = 1,5  2 lần. b. Tỷ lệ bình đồ và khoảng cao đều đường bình độ Tỷ lệ bản đồ và khoảng cao đều đường bình độ (h) khu hưởng lợi phụ thuộc vào diện tích và tính phức tạp của địa hình. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 46 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Khi diện tích F > 2000ha, tỷ lệ đo vẽ 1: 10.000 với 3 thì khoảng cao đều h = 2,0 2,5m, với 3º <  6º thì khoảng cao đều h = 5,0m. - Khi diện tích 500ha < F  2000ha đo vẽ ở tỷ lệ 1: 5000 với 3 thì khoảng cao đều h = 1,0m, nếu 3º <  6º đo vẽ tỷ lệ 1: 5000 với khoảng cao đều 2,0m. - Khi diện tích 200ha < F  500ha đo vẽ ở tỷ lệ 1: 2000 với 3 thì khoảng cao đều h = 0,5m, nếu 3º <  6º thì h = 1,0m. - Khi diện tích F  200ha đo vẽ ở tỷ lệ 1: 1000 với 3 thì khoảng cao đều h = 0,5m, nếu 3º <  6º thì h = 1,0m. III.3.2.5. Đo vẽ bản đồ địa hình công trình đầu mối 1. Công trình đang vận hành - Tận dụng các tài liệu địa hình đã đo vẽ trong quá trình khai thác vận hành công trình. - Nếu cần đo mới, có những nội dung sau: + Đo bản đồ tỷ lệ từ 1: 500  1: 1000 tuyến đập chính, phụ, tràn, cống với phạm vi theo yêu cầu của chủ nhiệm đồ án được chủ nhiệm đầu tư phê duyệt, đảm bảo chất lượng thiết kế cơ sở. + Khống chế lưới mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ là cấp 1 hoặc cấp 2 (giải tích 1, giải tích 2 hoặc đường chuyền cấp 1, cấp 2), nối với hệ thống mốc khống chế đã xây dựng hoặc nối với hệ toạ độ quốc gia. + Khống chế cao độ là thuỷ chuẩn hạng IV, kỹ thuật, gắn kết vào hệ thống đã xây dựng công trình hoặc nối với hệ quốc gia theo yêu cầu của dự án. 2. Công trình mới xây dựng Diện tích đo vẽ công trình đầu mối: phải đủ diện tích bố trí các phương án về công trình đầu mối, tương quan giữa chúng với địa hình, địa vật xung quanh và các công trình liên quan. 3. Tỷ lệ đo vẽ bản đồ Tỷ lệ bản đồ phụ thuộc vào cấp công trình và độ dốc địa hình đại diện cho địa hình khu đầu mối. - Khi công trình cấp 1, 2, 3 đo bản đồ từ 1: 1000, 1: 2000 với độ dốc 10 và khoảng cao đều h = 1,0m và 2,0m, với độ dốc 6 < 10º, đo bản đồ 1: 1000, 1: 2000 và khoảng cao đều h = 0,5m và 1,0m. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 47 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Khi công trình cấp 4, 5 đo bản đồ tỷ lệ 1: 500 và 1: 1000 với độ dốc 10 và khoảng cao đều h = 1,0m, với độ dốc 6 < 10º, khoảng cao đều h = 0,5m. III.3.3. Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình giai đoạn thiết kế kỹ thuật III.3.3.1. Yêu cầu tài liệu Biểu diễn chi tiết các yếu tố địa hình, địa vật khu đầu mối, hệ thống kênh, đường quản lý thi công, các công trình trên kênh, trên đường… Theo các tỷ lệ quy định của bản đồ, mặt cắt và các nội dung khác của địa hình để đáp ứng những yêu cầu sau: - Xác định chính xác được các hạng mục công trình, quy mô công trình qua các phương án so chọn, dẫn đến phương án chọn. - Xác định được kết cấu công trình, giải pháp thi công công trình. - Xác định tương đối chính xác khối lượng, tổng dự toán công trình. - Tận dụng, kế thừa chọn lọc các tài liệu của giai đoạn trước, đảm bảo chính xác và thống nhất của các loại tài liệu địa hình. III.3.3.2. Lưới khống chế mặt bằng 1. Phạm vi xây dựng lưới Lưới khống chế mặt bằng giai đoạn này chỉ xây dựng cho đo vẽ bản đồ, mặt cắt… phạm vi nhỏ theo phương án so chọn như các tuyến đầu mối, các công trình trên kênh, đường, các mở vật liệu cấp… 2. Cấp khống chế - Xây dựng các lưới cấp 1, cấp 2, nối với lưới khống chế hạng 4 cấp 1 của giai đoạn dự án đầu tư theo quy định sau: + Khi diện tích khu đo F 1km2 xây dựng lưới cấp 1, cấp 2 (giải tích cấp 1, 2, đường chuyền cấp 1, 2). + Khi diện tích khu đo F < 1km2 chỉ xây dựng lưới cấp 2 (giải tích 2, đường chuyền cấp 2). III.3.3.3. Lưới khống chế độ cao - Xác định cao độ theo tuyến thuỷ chuẩn hạng III cho các điểm tim tuyến công trình đầu mối cấp 1, 2, 3, đập bêtông (trọng lực, vòm…) và cho tuyến kênh, tuyến dẫn có độ dốc i  1/10.000. - Xác định cao độ theo tuyến thuỷ chuẩn hạng IV cho các điểm tim tuyến công trình đầu mối cấp 4, 5 và cho tuyến kênh có độ dốc i > 1/10.000 và Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 48 Lớp: Trắc Địa B – K48 các công trình trên kênh hoặc các công trình trên tuyến đường quản lý thi công có yêu cầu cao độ hạng IV như các cầu, cống có trọng tải từ 10 tấn trở lên, cho các điểm vết lũ. - Xác định cao độ theo tuyến thuỷ chuẩn kỹ thuật cho các điểm tim tuyến đường quản lý thi công, cho các điểm trạm máy phục vụ đo vẽ, cho các hố khoan đào… III.3.3.4. Bản đồ địa hình đầu mối 1. Mức độ đo vẽ - Tận dụng tài liệu đã đo qua giai đoạn dự án đầu tư. - Nếu tài liệu đã đo quá hạn thời gian, có nhiều thay đổi về địa hình, địa vật, phải bổ sung hoặc đo mới tuân theo nội dung ở điểm b phần 2 trong III.3.1.2 và phần 4 trong III.3.1.2 2. Phạm vi đo vẽ Phạm vi đo vẽ phụ thuộc vào các phương án thiết kế so chọn, thông bằng 1,2- 1,5 lần độ rộng lớn nhất của chân công trình dự kiến, bao gồm cả phần bố trí mặt bằng công trình, công trình dẫn dòng thi công. 3. Tỷ lệ đo vẽ Giai đoạn này bản đồ được vẽ với tỷ lệ được vẽ to hơn 1 cấp so với giai đoạn dự án đầu tư. Ví dụ giai đoạn dự án đầu tư , khu đầu mối đo bản đồ 1: 1000 thì giai đoạn này đo bản đồ 1: 500 trong phạm vi hẹp hơn của các phương án so chọn. III.3.3.5. Xác định tim tuyến công trình 1. Phạm vi xác định - Các tim tuyến công trình đầu mối: Tuyến đập chính, đập phụ, đập tràn và cống. - Các điểm tim tuyến kênh chính với mọi lưu lượng. - Các điểm tim tuyến kênh nhánh có lưu lượng Q  0,5m3/s. - Các điểm tim tuyến đường quản lý và thi công. - Các điểm tim cũ, kênh nhánh có Q< 0,5 m3/s, được xác định cùng với việc đo cắt dọc kênh. 2. Khối lượng các điểm tim tuyến - Tuyến đập: Điểm đầu trái, phải và các điểm ngoặt. - Tuyến tràn: điểm thượng lưu, hạ lưu, điểm giao nhau giữa ngưỡng tràn, tuyến đập và các điểm ngoặt. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 49 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Tuyến cống: điểm thượng, hạ, giao nhau với đập và các điểm ngoặt (nếu có). - Xiphông, cầu máng: điểm đầu, cuối và các điểm ngoặt. - Trạm bơm: theo tim dọc và các điểm ngoặt. - Tuyến kênh, tuyến đường ống, đường thi công, quản lý: điểm đầu (K0), cuối (Kc), các điểm ngoặt Si. - Các công trình trên kênh: điểm đầu, cuối và các điểm ngoặt. III.3.4. Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình giai đoạn bản vẽ thi công III.3.4.1. Yêu cầu tài liệu địa hình - Tận dụng tài liệu giai đoạn thiết kế kỹ thuật. - Phải thể hiện chính xác về kích thước và cao độ các nội dung địa hình phục vụ tính khối lượng và quá trình theo dõi thi công sau này. III.3.4.2. Xác định hệ thống mốc tim tuyến và khôi phục - Nếu chuyển sang giai đoạn bản vẽ thi công, tuyến chọn không thay đổi so với tuyến chọn ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật thì tận dụng toàn bộ các mốc tim tuyến công trình đã xây dựng. Nếu tuyến thi công thay đổi (do nhiều nguyên nhân), phải xác định tim tuyến như quy định ở điều 2 trong III.3.3.5 trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật. - Điểm khôi phục của tim tuyến. + Tất cả các điểm tim công trình (đầu mối, hệ thống kênh, xiphông, trạm bơm, tuyến năng lượng, nhà máy) đều có 2 điểm phục hồi, cách xa tim công trình sao cho giữ được ổn định, không xê dịch, để phục vụ tốt thi công sau này. Mốc đúc 15x15x60cm, khắc tên PH1S1, PH2S1 (S1 là mốc tim). + Nếu mốc tim của các công trình cấp đặc biệt, cấp 1, phải có 3 mốc để xác định lại tim cho chính xác. III.3.4.3. Hệ thống mốc theo dõi thi công 1. Phạm vi ứng dụng - Công trình xây dựng cấp đặc biệt, cấp 1, cấp 2 phải xây dựng mốc theo dõi thi công. - Các công trình cấp 3, 4, 5, hệ thống mốc theo dõi thi công là mốc tim tuyến, mốc phục hồi và hệ thống mốc khống chế khu vực. Không cần xây dựng hệ thống mốc theo dõi thi công. 2. Độ chính xác và mật độ điểm Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 50 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Độ chính xác là lưới hạng 4: Tam giác hạng 4 hoặc đường chuyền hạng 4, thuỷ chuẩn hạng 4. - Mật độ điểm: + Mỗi khu vực đầu mối, tối thiểu phải có 3 mốc theo dõi thi công. + Nếu khu vực kéo dài, trung bình 300m  500m có 1 mốc theo dõi thi công. 3. Hình thức mốc - Công trình cấp đặc biệt, cấp 1 phải xây dựng mốc dạng cố định, có định tâm bắt buộc. Kích thước có thiết kế riêng theo từng trường hợp cụ thể. - Công trình cấp 2 có thể định tâm qua giá 3 chân với kính lúp định tâm với độ chính xác đến 1mm. Mốc có kích thước: lõi là cột bê tông 20x20x60cm, trát ngoài 20x20x20cm, đảm bảo ổn định suốt qúa trình thi công. 4. Hệ thống mốc xác định ranh giới giải phóng mặt bằng - Phải xác định ranh giới ngập lụt lòng hồ, ranh giới giới hạn biên công trình đầu mối, công trình trên kênh và biên kênh, biên đường thi công, biên các công trình trên kênh, đường… phục vụ giải phóng mặt bằng, lập kinh phí đền bù. - Độ chính xác mặt bằng xác định theo độ chính xác đường chuyền cấp 2. - Độ chính xác cao độ xác định theo thuỷ chuẩn kỹ thuật. - Kích thước mốc là cột bêtông 12x12x60cm, có ghi tên bằng sơn trên cột mốc. 5. Khống chế lưới mặt bằng, độ cao - Khi có diện tích đo vẽ bổ sung cho các phương án chọn, diện tích nhỏ, chỉ tiến hành xây dựng các tuyến khống chế mặt bằng cấp 2 như: đường chuyền cấp 2, giải tích cấp 2. - Các tuyến thuỷ chuẩn để khống chế độ cao bổ sung với độ chính xác hạng 4 cho các điểm tim tuyến, điểm phục hồi và điểm theo dõi thi công. Thuỷ chuẩn kỹ thuật cho các điểm đặt máy đo vẽ, các điểm mặt cắt… 6. Đo vẽ bản đồ Khi chuyển sang giai đoạn bản vẽ thi công, sử dụng bản đồ giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Khi có tuyến chọn thay đổi, hoặc mở rông mặt bằng hoặc có Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 51 Lớp: Trắc Địa B – K48 mỏ vật liệu đặc biệt (100% cấp A), đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn từ 1: 2000, 1: 1000 đến 1: 500 với khoảng cao đều 1,0m, 0,5m. III.3.5. Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong lập báo cáo kinh tế kỹ thuật III.3.5.1. Yêu cầu tài liệu địa hình Những công trình chỉ cần lập báo cáo kinh tế kỹ thuật là những công trình có quy mô, phạm vi khảo sát nhỏ, có tổng mức đầu tư hiện nay không quá 7 tỷ. Do vậy công tác khảo sát địa hình chỉ lập có một giai đoạn, cần phải đạt được những yêu cầu sau: - Phải có tỷ lệ thích hợp để xác định được mục đích, quy mô của dự án. - Phải thể hiện được đầy đủ chi tiết về kích thước và hình dáng của khu dự án. - Đáp ứng yêu cầu cho quá trình thi công công trình sau này. III.3.5.2. Phân tích, đánh giá những tài liệu đã có, tuân theo điều 2 trong phần III.3.1.2 để tận dụng tối đa những tài liệu đã có lập được phạm vi lập dự án, định được quy mô của dự án theo mục đích đã xác định. III.3.5.3. Lập tài liệu mới Phạm vi lập tài liệu mới của báo cáo kinh tế kỹ thuật nhỏ, trên cơ sở xác định phạm vi quy mô ở những tài liệu thu thập. Bởi vậy khối lượng đo vẽ mới với diện tích nhỏ độ tin cậy mang tính cục bộ ở dạng lưới cấp 1, cấp 2. 1. Lưới khống chế mặt bằng Xây dựng lưới đường chuyền cấp 1, giải tích 1 khi diện tích đo F 1km2. Lưới đường chuyền cấp 2, giải tích 2 khi diện tích F < 1km2. 2. Lưới khống chế độ cao - Toàn khu vực xây dựng, tuyến thuỷ chuẩn hạng 4, nối từ các điểm thuỷ chuẩn hạng 3, hạng 2 quốc gia hoặc khép kín từ các điểm hạng 4 quốc gia (nếu có). - Tuyến thuỷ chuẩn kỹ thuật xác định cao độ các điểm trạm, điểm cắt dọc và vết lũ. 3. Đo vẽ bản đồ khu dự án - Đo vẽ bản đồ khu dự án ở tỷ lệ 1: 2000  1: 1000 với khoảng cao đều h = 1,0m 0,5m. - Đo vẽ bản đồ các công trình như đầu mối các công trình trên kênh, trên tuyến đường … ở tỷ lệ 1: 500  1: 200 khoảng cao đều h = 0,5m 0,25m. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 52 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Đo vẽ bản đồ các mỏ vật liệu từ 1: 1000  1: 200 theo yêu cầu của chủ nhiệm địa chất. III.4. Độ chính xác và phạm vi áp dụng các loại tỷ lệ bản đồ địa hình trong các công trình thuỷ lợi – thuỷ điện 1. Độ chính xác các loại bản đồ địa hình - Các loại bản đồ địa hình trong các giai đoạn thiết kế của dự án công trình thuỷ lợi – thuỷ điện, có tỷ lệ từ 1: 10.000 1: 200. - Độ chính xác mặt bằng và độ cao được quy định ở 96TCN43-90 và 96TCN-90 của bộ TN&MT và 14TCN141: 2005, cụ thể như sau: + Sai số giới hạn vị trí của lưới khống chế đo vẽ sau khi bình sai so với điểm lưới cơ sở gần nhất không vượt quá 0,2mm ở vùng quang đãng, 0,3mm ở vùng rậm rạp theo tỷ lệ bản đồ: nếu tỷ lệ bản đồ 1: 2000, sai số cho phép 0,2x2.000 = 400mm = 0,4m. + Sai số giới hạn của điểm khống chế cao độ phục vụ đo vẽ, sau khi bình sai so với điểm khống chế cao độ gần nhất không vượt quá 1/5h ở vùng đồng bằng, 1/3h ở vùng núi (h là khoảng cao đều đường bình độ). + Sai số trung bình vị trí mặt phẳng các địa vật cố định, so với điểm lưới đo vẽ gần nhất không quá 0,5mm ở vùng đồng bằng, 0,7mm ở vùng núi theo tỷ lệ bản đồ. Trong thành phố, khu công nghiệp, sai số tương quan giữa các địa vật  0,4mm theo tỷ lệ bản đồ. + Sai số trung phương đo vẽ dáng đất địa hình (sai số cao độ) thống kê ở bảng sau, phụ thuộc vào độ dốc địa hình ( ). Nếu số lượng điểm kiểm tra  10% có sai số vượt bảng dưới đây 2 lần, coi như đạt yêu cầu. Độ dốc địa hình Sai số trung phương đo vẽ dáng đất tính theo khoảng cao đều bản đồ (h)  1:500 1:1000 1:2000 1:5000 từ 0º2º 1/4 1/4 1/4 1/4 từ 2º6º 1/3 1/3 1/3 1/3 từ 6º15º 1/3 1/3 1/2 1/2  15º 1/2 1/2 1/2 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 53 Lớp: Trắc Địa B – K48 2. Phạm vi ứng dụng - Bản đồ 1: 10.000, 1: 5.000 đo vẽ cho lòng hồ và khu tưới. - Bản đồ 1: 2.000, 1: 1.000 đo vẽ cho lòng hồ nhỏ, khu tưới nhỏ, khu đầu mối, băng kênh, băng đường. - Bản đồ 1: 500, 1: 200 đo vẽ cho vùng tuyến đập quy mô nhỏ, các vị trí công trình trên kênh, đường, tuyến đường ống,nhà máy. Chương IV Thực nghiệm thiết kế lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ 1: 1000 khu vực… IV.2. Các yêu cầu về thiết kế kỹ thuật IV.2.1. Lựa chọn số bậc phát triển lưới và phương án thiết kế lưới Tổng diện tích khu đo vẽ là 10km2, địa hình tương đối phức tạp. Trên khu đo vẽ đã có 3 điểm tam giác hạng III nhà nước. Dựa vào các trang thiết bị hiện có của đơn vị sản suất và phương pháp thành lập bản đồ bằng đo vẽ trực tiếp thực địa, chúng tôi đưa ra phương án thiết kế lưới như sau: - Lưới bậc 1 được xây dựng là lưới GPS, tương đương lưới đường chuyền cấp 1. Lưới gồm 6 điểm mới được thành lập trên cơ sở 3 điểm tam giác hạng III nhà nước, tạo thành 9 tam giác như hình (IV.1). Toạ độ các điểm trong lưới sẽ được xác định theo phương pháp đo GPS tương đối, sử dụng 3 máy thu GPS đặt đồng thời tại các điểm đã biết toạ độ và các điểm cần xác định. Kết quả tính toán bình sai lưới sẽ cho ta toạ độ 6 điểm mới theo toạ độ nhà nước của các điểm gốc (các điểm tam giác hạng III). - Các điểm trong lưới GPS thực tế không cần thông hướng. Nhưng làm cơ sở cho phát triển các bậc lưới tăng dày tiếp theo, chúng tôi bố trí 6 điểm mới và 3 điểm gốc tạo thành 3 cặp điểm thông hướng với nhau. Đó là: GPS-01 – GPS-02 Các cặp điểm thông hướng này đóng vai trò là các hướng có phương vị gốc để phát triển lưới tăng dày các bậc tiếp theo. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 54 Lớp: Trắc Địa B – K48 - Lưới bậc 2 được thiết kế là lưới đường chuyền cấp 2 tựa trên các điểm của lưới khống chế bậc 1, tạo thành các vòng đa giác khép kín có nhiều điểm nút. Các điểm của lưới đường chuyền được bố trí thuận tiện cho công tác đo vẽ, đảm bảo đủ mật độ điểm phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ 1: 1000. IV.2.2. Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới đường chuyền 2.Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới đường chuyền kinh vĩ STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Đường chuyền kinh vĩ Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng phục vụ đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ lớn cần phải đảm bảo những yêu cầu quy phạm nêu trên. Tuy nhiên trong điều kiện máy móc trang thiết bị hiện đại, đặc biệt là trong trường hợp lưới được đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử có khả năng đo khoảng cách xa hơn với độ chính xác cao hơn, những chỉ tiêu về chiều dài cạnh của các bậc khống chế sẽ được nới rộng hơn so với những quy định đã nêu trong quy phạm. IV.2.3. ước tính độ chính xác các bậc lưới Theo quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ lớn, sai số vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so với điểm khống chế cấp gần nhất không được vượt quá 0,2mm.MBĐ. Khi thành lập bản đồ địa hình tỉ lệ 1: 1000, ta có sai số giới hạn vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ là: MP  0,2.1000 = (cm) Chọn hệ số suy giảm độ chính xác K= 2, theo công thức (II- 7) ta có: - Sai số trung phương vị trí điểm cấp khống chế bậc 1: 2,2cm - Sai số trung phương vị trí điểm cấp khống chế bậc 2: 4,4cm - Sai số trung phương vị trí điểm cấp khống chế bậc 3: 8,8cm IV.2.4. Tính số lượng điểm khống chế các cấp Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 55 Lớp: Trắc Địa B – K48 Gọi số điểm tam giác hạng III có trên khu đo là NIII = 3 điểm; Số điểm GPS lập trên khu đo N1= 6 điểm. Gọi số điểm cần thành lập của đường chuyền cấp 2 là N2, chiều dài trung bình cạnh của đường chuyền cấp 2 là S2 = 0,3km; Số điểm cần thành lập của lưới đường chuyền kinh vĩ là N3, chiều dài trung bình cạnh của đường chuyền kinh vĩ là S3 = 0,2km; Tổng số điểm trên khu đo vẽ là N . áp dụng những công thức trong phần II.1.2, ta có: - Tổng số điểm cần có trên khu đo vẽ là: 288 2,0.87,0 10 .87,0 223  S F P FN điểm - Tổng số điểm của lưới tam giác hạng III, điểm GPS và đường chuyền cấp 2 là: 128 3,0.87,0 10 .87,0 222 2,1,  S F P FN III điểm Trên khu đo đã có 3 điểm tam giác hạng III, 6 điểm GPS; Như vậy tổng số điểm của lưới đường chuyền cấp 2 cần thành lập là: N2 = NIII,1,2 – NIII – N1 = 128-3-6 = 119 điểm - Số điểm của đường chuyền kinh vĩ cần thành lập là: N3 =  2,1,IIINN 288 – 128 = 160 điểm - Tóm lại: + Số điểm GPS lập trên khu đo là 6 điểm + Số điểm mới cần thành lập của lưới đường chuyền cấp II là 119 điểm + Số điểm mới cần thành lập của lưới đường chuyền kinh vĩ là 160 điểm IV.4. tổ chức đo đạc IV.4.2. Đo đạc lưới đường chuyền 1. Đo góc trong lưới đường chuyền Lưới bậc 2 và lưới đo vẽ được thiết kế là lưới đường chuyền cấp 2 và lưới đường chuyền kinh vĩ. Các góc trong hai lưới đường chuyền này được đo bằng máy toàn đạc điện tử GPT-2009 có sẵn của đơn vị, máy có độ chính xác đo góc là 9", độ chính xác đo cạnh là  (3+2.Di)mm. Tại các trạm đo có 2 hướng thì đo theo phương pháp đo góc đơn, còn ở các trạm máy có từ 3 hướng trở lên tiến hành đo theo phương pháp toàn vòng. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 56 Lớp: Trắc Địa B – K48 Số lần đo được quy định theo quy phạm đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn của Cục bản đồ, xuất bản năm 1990. Trước khi tiến hành đo tại mỗi trạm máy, cần kiểm tra, kiểm nghiệm máy, ước tính số vòng đo góc tại một trạm máy, các hạn sai đo đạc theo các mục đã quy định trong quy phạm. - ước tính số vòng đo góc của đường chuyền: 2 2 02 ) 2 (5 m m m n v  (III-6) Trong đó: m : sai số trung phương đo góc theo cấp hạng 0m : sai số đọc số vm : sai số trung phương bắt mục tiêu;  Vmv 06 Với các máy toàn đạc điện tử GTS-2009, có: 30 06 vm ; m0 = 2,5" thì số vòng đo góc tại mỗi trạm máy là: 25,1 10 )5,22(5 2 22 n Vậy lưới đường chuyền cấp 2 được đo 2 vòng đo, ở mỗi vòng đo, số đặt bàn độ được tính theo công thức: n 180 (III-7) 2. Đo cạnh trong lưới đường chuyền Cạnh trong lưới đường chuyền cấp 2 được đo bằng máy toàn đạc điện tử GTS-2009, độ chính xác đo cạnh là  (3+2.D)mm. Cạnh được đo ít nhất 2 lần, chênh lệch giữa các lần đo không lớn hơn 1:2500 độ dài cạnh. Khi đo cạnh bằng máy toàn đạc điện tử, để giảm ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm cần phải áp dụng một số biện pháp sau: - Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo dài vào ngày râm mát, trong điều kiện nhiệt độ tương đối ổn định. - Cạnh đáy của lưới tam giác nếu chọn trên các nóc nhà thì nên chọn các điểm của cạnh đáy ở những nóc nhà thấp. - Chọn máy đo thích hợp để đảm bảo độ chính xác. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 57 Lớp: Trắc Địa B – K48 IV.4.3. Tiêu mốc trong xây dựng lưới trắc địa 1. Mốc trắc địa Vị trí thực tế và toạ độ điểm trắc địa được đánh dấu bằng mốc trắc địa. Mốc trắc địa là những khối bê tông chắc chắn có kích thước to nhỏ tuỳ theo cấp hạng. Phần quan trọng nhất là dấu mốc bằng sứ hoặc bằng kim loại có ghi tên điểm, số hiệu điểm, cơ quan quản lý … Các mốc được chôn dưới mặt đất, có nắp bảo vệ và lắp đặt theo quy định của quy phạm. Việc chôn mốc được tiến hành sau khi chọn điểm và dựng tiêu (nếu phải dựng tiêu) để điều chỉnh cho tâm mốc, tâm bồ ngắm và tâm máy trùng nhau hoặc lệch nhau nhỏ nhất. 2. Tiêu trắc địa Trong khi đo trên các hướng ngắm có thể gặp rất nhiều chướng ngại vật, mặt khác khi tia ngắm dài thì ảnh hưởng của độ cong trái đất rất đáng kể. Vì vậy muốn có tầm ngắm thông suốt ta phải xây dựng các cột tiêu. Dạng tiêu ngắm phụ thuộc vào chiều cao cần thiết và khả năng có được nguyên vật liệu. Có rất nhiều loại cột tiêu cơ bản như: tiêu đơn giản, tiêu một chóp, tiêu hai chóp… Nếu địa hình cho phép đặt máy trên giá ba chân để đo thì ở các điểm này chỉ cần dựng các cột tiêu đơn giản để nâng cao bồ ngắm. Các loại tiêu cố định có thể làm bằng gỗ hay bằng thép. Ngoài ra còn có thể dùng loại cột thép di động, khi cần đo ta đem các cột tiêu đến dựng ở các điểm tam giác. Sau khi đo xong sẽ đem thao gỡ đem đi nơi khác. Bồ ngắm là một chi tiết quan trọng của tiêu đo. Nó thường có dạng hình trụ gắn trên đỉnh cột tiêu. Kích thước của hình trụ phụ thuộc vào chiều dài cạnh tam giác. Cạnh dài thì bồ ngắm lớn hơn. Để đo chính xác người ta dùng loại bồ ngắm “vi sai” có thân hình trụ không phải là khối liền mà do nhiều thanh gỗ ghép lại. Các thanh gỗ phải được ghép thật đối xứng và được sơn hai màu, nửa trên sơn màu trắng và nửa dưới sơn màu đỏ. Khi dựng cột tiêu phải đảm bảo tâm bồ ngắm, tâm giá máy không lệch khỏi tâm mốc quá 3cm. Các cột của giá ngoài không che khuất hướng ngắm. Xây dựng cột tiêu là phần việc tốt rất nhiều công sức và tiền của khi lập các lưới khống chế trắc địa theo phương pháp truyền thống, nó chiếm tới 70% chi phí giá cho xây dựng một mạng lưới trắc địa. Ngày nay với sự phát triển Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 58 Lớp: Trắc Địa B – K48 của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng các mạng lưới trắc địa thì chi phí này đã giảm đi rất nhiều. Kết luận và kiến nghị Trong công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước, ngành trắc địa và cụ thể là trắc địa công trình đã đóng góp một phần lớn trong công tác xây dựng các khu công nghiệp, dân dụng và thành phố. Với nội dung đề tài tôi đã nghiên cứu kỹ về các đặc điểm, các nguyên tắc, các phương pháp thành lập cũng như các phương án làm tăng độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng phục vụ xây dựng công trình công nghiệp và dân dụng. Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thụ 59 Lớp: Trắc Địa B – K48 Từ những kết quả nghiên cứu phần lý thuyết cũng như thực nghiệm trên, bước đầu tôi có thể rút ra một số kết luận và kiến nghị như sau: 1. Kết luận: - Khi lưới tam giác đo góc truyền thống kết hợp với việc đo các cạnh tạo thành lưới tam giác đo góc-cạnh kết hợp thì độ chính xác của tất cả các yếu tố trong lưới đều tăng lên một cách rõ rệt. - Đối với lưới đường chuyền đa giác tạo thành các vòng khép, khi tăng thêm số lượng trị đo cạnh thì độ chính xác của lưới cũng tăng tăng lên đáng kể. Các cạnh được chọn để tiến hành đo thêm nên chọn các cạnh dài. - Khi tăng độ chính xác đo đạc trong lưới thì độ chính xác của lưới cũng tăng lên rất rõ ràng. 2. Kiến nghị: - Việc nâng cao độ chính xác đo đạc của lưới trắc địa công trình bằng cách tăng thêm trị đo cạnh là một giải đơn giản và có tính khả thi. Bởi vì trong điều kiện hiện nay các máy toàn đạc điện tử và các máy đo dài điện quang được sử dụng rộng rãi và có độ chính xác rất cao. Do vậy trong trường hợp cần thiết, các đơn vị sản xuất hoàn toàn có thể áp dụng giải pháp này cho mục đích nâng cao độ chính xác của lưới trắc địa công trình. - Kết hợp với giải pháp tăng thêm trị đo cạnh để nâng cao độ chính xác của lưới thì việc tăng thêm độ chính xác đo đạc cũng là một biện pháp rất khả thi. Bởi vì điều kiện máy móc và dụng cụ đo đạc hiện nay có độ chính xác cao và đã được sử dụng rộng rãi, tuy nhiên cũng cần phải quan tâm đến mối quan hệ hợp lý giữa sai số đo góc và đo cạnh trong lưới đo góc-cạnh là: 3 S m : ρ" m 3 1 Sβ  . - Để đảm bảo độ chính xác và tính chặt chẽ của lưới cần áp dụng phương pháp bình sai chặt chẽ để xác định và đánh giá độ chính xác các yếu tố trong lưới. Công tác ước tính và tính t