Xem mẫu
- Chương 3:
DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP
ĐO TRONG TRẮC ĐỊA
GV: Đào Hữu Sĩ
Khoa Xây dựng 73
73
NỘI DUNG CHƯƠNG 3:
➢ Dụng cụ và phương pháp đo góc
➢ Dụng cụ và phương pháp đo dài
➢ Dụng cụ và phương pháp đo cao
74
74
37
- §3.1 DỤNG CỤ ĐO GÓC
3.1.1 ĐỊNH NGHĨA GÓC
3.1.1.1 Góc bằng (β)
Góc bằng AOB là góc tạo bởi hình chiếu của 2 tia ngắm OA và
OB trên mặt phẳng nằm ngang (hay là góc hợp bởi 2 mặt phẳng thẳng
đứng chứa hai hướng OA và OB).
β = 00 ÷ 3600
75
75
3.1.1.2 Góc đứng (V)
Góc đứng (V) của hướng ngắm OM là góc tạo bởi hướng ngắm đó
với mặt phẳng ngang
Hướng thiên đỉnh
VOM = 00 ÷ ±900 M
VOM = -VMO ZM
Đ.ngắm
ZN
VM>0 Hướng
Z V
VN
- 3.1.2 MÁY KINH VĨ (THEODOLITE)_THIẾT BỊ ĐO GÓC
Máy kinh vĩ là dụng cụ chuyên dụng để đo góc bằng và góc đứng.
Ngoài ra nó còn có thể dùng đo dài, đo cao với độ chính xác thấp.
3.1.2.1 Nguyên lý cấu tạo
Máy kinh vĩ có cấu tạo với 3 bộ phận chính:
➢ Bộ phận ngắm (ống kính)
➢ Bộ phận đọc số (bàn độ ngang, bàn độ đứng)
➢ Bộ phận định tâm cân bằng máy: dọi tâm (dây+quả dọi, ống dọi tâm);
ống thăng bằng tròn, thăng bằng dài; 3 ốc cân
77
77
3.1.2.2 Phân loại máy kinh vĩ
a) Theo độ chính xác
➢ Máy kinh vĩ chính xác cao, có sstp đo góc: mβ= ±0.5”÷2.0”
➢ Máy kinh vĩ chính xác trung bình: mβ = ±5”÷10”
➢ Máy kinh vĩ chính xác thấp: mβ = ±15”÷30”
b) Theo cấu tạo
➢ Máy kinh vĩ cơ học (kim loại): Có bàn độ ngang, đứng được cấu tạo
bằng kim loại, đọc số trực tiếp bằng mắt thường hoặc kính lúp
➢ Máy kinh vĩ quang học (*): Có bộ phận số, đọc số: làm bằng hợp
chất trong suốt. Đọc số bằng bộ phận kính khuyếch đại (kính hiển vi).
➢ Máy kinh vĩ điện tử:
Các bàn độ ngang + đứng, làm bằng hợp chất trong suốt
Bàn độ được khắc bằng mã vạch
Đọc số trực tiếp trên màn hình
Có thể có bộ nhớ lưu số liệu 78
78
39
- 79
79
3.1.2.3 Cấu tạo máy kinh vĩ quang học
Cấu tạo của máy có 3 bộ phận chính:
➢ Bộ phận ngắm: Ống kính
➢ Bộ phận đọc số: đọc số bàn độ (ngang + đứng) qua kính hiển vi
➢ Bộ phận định tâm cân bằng máy:
Ống định tâm (ống dọi tâm),
Ống thủy (ống thăng bằng),
Ốc cân bằng máy.
80
80
40
- Ống kính
Kính hiển vi Khóa và ốc vi động
đứng
Khóa và ốc vi động
ngang
Bàn độ đứng
Bàn độ ngang
Ống thủy
Ốc cân máy
81
81
L
Các điều kiện hình học của máy:
➢ Trục đứng của máy LL1
➢ Trục quay của ống kính HH1 H
C1
➢ Trục ngắm của ống kính CC1 C H1
➢ Trục thăng bằng của ống thủy VV1
V
Các điều kiện cần thỏa mãn:
➢ HH1 ⊥ LL1 V1
➢ CC1 ⊥ HH1
➢ VV1 ⊥ LL1
L1
Để đảm bảo góc được đo chính xác thì các điều kiện hình
học cơ bản của máy phải đảm bảo. Tuy nhiên thực tế không
82
được như vậy → Cần kiểm tra và hiệu chỉnh
82
41
- 83
83
Máy thuận kính Máy đảo kính
(bàn độ đứng bên trái) (bàn độ đứng bên phải)
Bàn độ
Bàn độ đứng
đứng
84
84
42
- Bộ phận đọc số của máy kinh vĩ 3T5K khi nhìn qua
kính hiển vi
85
85
Vị trí thuận kính (bàn độ đứng bên trái ống kính)
Số đọc bàn độ đứng: -20 13,2’
Số đọc bàn độ ngang: 320 05,3’
86
86
43
- Vị trí đảo kính (bàn độ đứng bên phải ống kính
Số đọc bàn độ đứng: 60 35,2’
Số đọc bàn độ ngang: 1230 19,3’ 87
87
3.1.3 NGUYÊN LÝ ĐO GÓC BẰNG
Giả sử cần đo góc AOB
• H: mặt phẳng nằm ngang;
• N: bàn độ ngang của máy kv (N// H)
• S (tâm bàn độ ngang) là giao của OO’
với N
• Hình chiếu của tia OA, OB trên H là
O’A’ , O’B’ và trên N là Sa1, Sb1→ góc
bằng AOB = A’O’B’=a1S b1
Để xác định góc bằng AOB → xác định
trị số a1 và b1 trên N khi máy ngắm A
và B
Khi đó góc AOB = b1 – a1 + (0 hoặc 3600)
a1 : Số đọc bàn độ ngang khi ngắm A
88
b1 : Số đọc bàn độ ngang khi ngắm B
88
44
- A
AOB = 700– 00= 700
B
89
89
A
AOB = 2100– 1400= 700
B
90
90
45
- A
AOB = 250– 3150= -2900
= - 2900+ 3600= 700
B
91
91
Trình tự thao tác tại mỗi trạm đo gồm:
❖ Định tâm cân bằng máy
• Định tâm (= dây dọi, dọi quang học, laser): đưa trục đứng của máy
đi qua đỉnh của góc cần đo
• Cân bằng máy: đưa trục đứng của máy vuông góc với mặt phẳng
ngang
92
92
46
- ❖ Ngắm mục tiêu
• Bắt mục tiêu sơ bộ: Nhìn qua bộ phận ngắm sơ bộ
• Bắt mục tiêu chính xác: Dùng ốc vi động ngang và vi động đứng
thích hợp để đưa tâm màng dây chữ thập vào đúng mục tiêu
❖ Đặt trị số hướng ban đầu (nếu góc đo nhiều lần)
Trị số của hướng đầu ở lần đo thứ i = (i-1)x1800/n. Với n là số lần đo
(Nếu chỉ đo 1 lần không cần đặt trị số cho hướng ngắm đầu)
❖ Tiến hành đo góc
Có hai phương pháp đo góc bằng sau: 93
93
3.1.3.1 Phương pháp đo đơn (đo góc đơn): trạm chỉ đo hai hướng
và đo 1 lần
Đặt máy tại O (định tâm, cân bằng máy)
❖ Nửa lần đo thuận kính (bàn độ đứng bên trái)
• Ngắm A đọc được trị số hướng trên bàn độ ngang là a1
• Quay máy theo chiều kim đồng hồ ngắm B đọc được trị số hướng
trên bàn độ ngang là b1
Ta có: Góc nửa lần đo thuận kính βT = b1 - a1+(0 hoặc 3600 )
❖ Nửa lần đo đảo kính (bàn độ đứng bên phải)
• Sau khi đo nửa lần đo thuận xong, đảo kính ngắm B đọc được b2
• Quay máy cùng chiều kim đồng hồ ngắm A đọc được a2
Ta có: Góc nửa lần đo đảo kính βP = b2 - a2+(0 hoặc 3600 )
Nếu |βP – βT| Δβgiới hạn thì tính β = (βP+ βT)/2 94
94
47
- • Đo thuận kính:
A B
β βT = b1 -a1
95
95
• Đo đảo kính:
A B
βP = b2 –a2
β
β= (βT +βP)/2
Chiều quay máy
96
96
48
- Ví dụ: Mẫu sổ đo + ghi chép+ tính toán góc đo đơn bằng máy 3T5K
Trạm Vị trí bàn độ Điểm Số đọc trên Trị số góc Trị số góc
đo đứng ngắm bàn độ ngang nửa lần đo một lần đo
A(1) 920 10,5’
Trái
1730 10’12”
(Thuận kính) C(2) 2650 20,7’
B 1730 09’54”
Phải C(3) 850 20,5’
1730 09’36”
(Đảo kính) A(4) 2720 10,9’
B(1) 3580 00,4’
Trái
500 22’24”
(Thuận kính) D(2) 480 22,8’
C 500 22’06”
Phải B(4) 1780 01,4’
500 21’48”
(Đảo kính) D(3) 2280 23,2’
97
97
BÀI TẬP 1: Biết rằng khi đặt máy ở điểm O,
❑ Thuận kính:
Ngắm M đọc được bàn độ ngang = 27012,6’
Ngắm N đọc được bàn độ ngang = 176023,5’
❑ Đảo kính:
Ngắm N đọc được bàn độ ngang = 3560 24,8’
Ngắm M đọc được bàn độ ngang = 207013,0’
Ghi số liệu đo vào bảng tính dưới và tính góc bằng MON
Nếu Δβgiới hạn =2’ thì số liệu góc đo trên có đạt yêu cầu?
Trạm Vị trí bàn độ Điểm Số đọc trên Trị số góc Trị số góc
đo đứng ngắm bàn độ ngang nửa lần đo một lần đo
M 27012,6’
Trái
1490 10’54”
(Thuận kính) N 176023,5’
O 1490 11’21”
Phải M 207013,0’
1730 11’48”
(Đảo kính) N 3560 24,8’ 98
98
49
- BÀI TẬP 1: Biết rằng khi đặt máy ở điểm O,
❑ Thuận kính:
Ngắm M đọc được bàn độ ngang = 27012,6’
Ngắm N đọc được bàn độ ngang = 176023,5’
❑ Đảo kính:
Ngắm N đọc được bàn độ ngang = 3560 24,8’
Ngắm M đọc được bàn độ ngang = 207013,0’
Ghi số liệu đo vào bảng tính dưới và tính góc bằng MON
Nếu Δβgiới hạn =2’ thì số liệu góc đo trên có đạt yêu cầu?
Trạm Vị trí bàn độ Điểm Số đọc trên Trị số góc Trị số góc
đo đứng ngắm bàn độ ngang nửa lần đo một lần đo
M 27012,6’
Trái
1490 10’54”
(Thuận kính) N 176023,5’
O 1490 11’21”
Phải M 207013,0’
1730 11’48”
(Đảo kính) N 3560 24,8’ 99
99
3.1.3.2 Phương pháp đo toàn vòng (tại trạm đo ≥ 3 hướng ngắm)
• Thuận kính
C
B
D
A
100
100
50
- • Đảo kính
C
B
D
A
101
101
Ví dụ phương pháp đo toàn vòng A
(tại trạm đo O ngắm 3 hướng ngắm A, B, C )
O
B
Thường chọn hướng xa nhất làm hướng ngắm đầu
❖ Đo thuận kính (nửa vòng đo thuận kính) C
• Ngắm A đọc được a1
• Quay máy theo chiều kim đồng hồ ngắm B đọc được b1
• C c1
• A a’1
❖ Đo đảo kính (nửa vòng đo đảo kính)
• Sau khi đo xong nửa vòng đo thuận kính, đảo kính
• Ngắm A đọc được a2
• Quay máy ngược chiều kim đồng hồ ngắm C đọc được c2
• B b2
• A a’2
102
102
51
- 3.1.4 ĐO GÓC ĐỨNG
Đo góc đứng của hướng ngắm đến điểm M
❖ Thuận kính: Ngắm M, đọc trên bàn độ đứng được số đọc VT
❖ Đảo kính: Ngắm M, đọc trên bàn độ đứng được số đọc VĐ
Góc đứng V =(VT + VĐ)/2
Sai số MO=(VT - VĐ)/2
M
V
mp ngang
103
103
§3.2 DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO DÀI
3.2.1 KHÁI NIỆM
➢ Đo dài là để xác định khoảng cách giữa 2 điểm trên mặt đất.
Có hai loại khoảng cách: Ngang: giả sử ký hiệu S
Nghiêng: giả sử ký hiệu D
➢ Để chuyển từ khoảng cách nghiêng D về khoảng cách ngang S, ta phải
đo được góc nghiêng hoặc chênh cao của đoạn thẳng đó.
Ví dụ: Đoạn thẳng DAB nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một
góc AB
S AB = DAB . cos AB DAB
h AB
S AB = D − h
2
AB
2
AB
AB
A B'
AB
104
104
52
- a) Các phương pháp đo dài phổ biến:
➢ Đo trực tiếp bằng thước dây (thước vải hoặc thước thép)
➢ Đo gián tiếp bằng máy có dây thị cự (kinh vĩ quang học, thủy bình
quang học)
➢ Đo bằng thiết bị điện tử (máy đo xa điện tử, máy toàn đạc điện tử,..)
b) Độ chính xác đo dài của các dụng cụ đo:
1
➢ Máy kinh vĩ quang học:
500
1
➢ Thước dây chính xác thấp:
1.000
1
➢ Thước thép chính xác cao:
5.000
1 1
➢ Thiết bị đo dài điện tử:
10.000 1.000.000
105
105
3.2.2 ĐO DÀI BẰNG THƯỚC DÂY
3.2.2.1 Dóng hướng đường thẳng.
C
A B
D
C'
106
106
53
- 3.2.2.2 Đo và tính toán.
• Phải đo 2 chiều (đo đi và đo về)
• Tùy độ c/xác yêu cầu ta phải đo góc nghiêng (αAB) hoặc chênh cao
(hAB) giữa hai điểm A và B để tính chuyển về khoảng cách ngang:
S AB = DAB . cos AB
DAB
S AB = DAB
2
− hAB
2
hAB
AB
A B'
AB
Sau khi đo đi và đo về, tính được ΔS= |SAB – SBA|
Nếu S 1 thì lấy kết quả trung bình S = (S + S )/2
AB BA
S T gh
S 1
Ngược lại nếu phải đo lại
S T gh 107
107
3.2.3 ĐO DÀI BẰNG MÁY CÓ CHỈ LƯỢNG CỰ + MIA
Thiết bị: Máy có chỉ lượng cự + Mia
➢ Máy: Máy kinh vĩ (Theodolite), máy thuỷ bình (Nivo) đều có dây thị
cự để đo khoảng cách. Trong hệ chỉ chữ thập có 2 chỉ trên và dưới
nằm đối xứng và song song với chỉ giữa
➢ Mia: Thường có mia gỗ dài 2÷3m, mia nhôm (3÷7m): vạch chia đến
cm.
108
108
54
- 3.2.3.1 Trường hợp tia ngắm nằm ngang (V=0)
S = k*n
n = chỉ trên (T) – chỉ dưới (D)
k: hệ số đo dài (thường k =100) 18
T 1,760m
17
G n 1,653m
16
D 1,546m
15
Mặt đất
B
A
Chỉ trên T = 1760 mm
S
Chỉ dưới D= 1546 mm
n = 214 mm
S= k*n = 21,4 m
109
109
3.2.3.2 Trường hợp tia ngắm nằm nghiêng (V≠0)
▪ t, d: chỉ trên, dưới khi mia dựng thẳng đứng (thực tế) V n/2
▪ T’, D’: chỉ trên, dưới (giả định) khi mia dựng nghiêng C
1 góc V sao cho mia vuông góc với tia n'/2
ngắm nghiêng →D=k(T’-D’)=k.n’ n/2 V
➢ Xét tam giác CtT’ ta có
n' n D
= cos v n' = n.cos v
2 2
→D=k.n’ = k.n.cosV
ß
V
A B
S
Xét ΔABC:
Máy k.vĩ S = D.cosV = k.n.cos2V Mia
110
110
Maùy Mia
55
- BÀI TẬP 2:
Tính khoảng cách ngang từ máy đến mia tương ứng số đọc cho như hình
(a) và (b) trong 2 trường hợp góc đứng =00 và góc đứng = 20
❑ Trường hợp 1: V=0
Sa =
Sb =
❑ Trường hợp 2: V=20
Sa =
Sb =
111
111
BÀI TẬP 2:
Tính khoảng cách ngang từ máy đến mia tương ứng số đọc cho như hình
(a) và (b) trong 2 trường hợp góc đứng =00 và góc đứng = 20
❑ Trường hợp 1: V=0
Sa =
Sb =
❑ Trường hợp 2: V=20
Sa =
Sb =
112
112
56
nguon tai.lieu . vn
