- Trang Chủ
- Địa Lý
- Giáo trình Trắc địa cơ sở 2 (Nghề: Trắc địa công trình - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng
Xem mẫu
- CHƯƠNG 4. LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
1. Khái niệm về lưới khống chế độ cao
1.1. Khái niệm
Lưới khống chế độ cao là hệ thống các điểm khống chế được chọn, đánh
dấu mốc vững chắc trên mặt đất, liên kết với nhau tạo thành mạng lưới, được đo
đạc và tính ra độ cao của chúng so với mặt thuỷ chuẩn.
1.2. Mục đích xây dựng lưới
Lưới khống chế độ cao được xây dựng nhằm làm cơ sở trắc địa về độ cao
cho công tác đo vẽ bản đồ, bố trí công trình, v.v...
1.3. Nguyên tắc xây dựng lưới
Mạng lưới khống chế độ cao được xây dựng theo nhiều cấp với nguyên
tắc từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp. Theo
nguyên tắc này, mật độ điểm của các cấp tăng dần và độ chính xác giảm dần.
Hiện nay, mỗi nước chọn riêng cho mình một điểm gốc độ cao. ở Việt
Nam, dựa vào kết quả quan sát triều trong nhiều năm tại trạm nghiệm triều Hòn
Dấu, Đồ Sơn, Hải Phòng, người ta tính ra mực nước biển trung bình của trạm so
với cây thuỷ trí tại trạm.Từ mực nước biển trung bình này, tính ra độ cao H 0 của
điểm gốc độ cao (đặt tại bán đảo Đồ Sơn). Xung quanh điểm gốc độ cao có lưới
điểm gốc để phục vụ cho việc lưu giữ và theo dõi độ ổn định của điểm gốc. Từ
điểm gốc, độ cao được chuyền đi cả nước.
Như vậy, về thực chất, độ cao của các điểm chưa được tính theo “mặt
khởi tính” mà mới tính theo “điểm khởi tính”. Theo xu thế chung, độ cao của
các điểm sẽ được tính theo “mặt khởi tính” và các nước trên thế giới sẽ dùng
chung một mặt khởi tính.
1.2. Phân loại
Theo quy mô và độ chính xác, lưới khống chế độ cao được phân thành các
cấp hạng sau:
- Lưới khống chế độ cao Nhà nước : Hạng I, II, III, IV
- Lưới thủy chuẩn kỹ thuật.
1.2.1. Lưới khống chế độ cao Nhà nước
Lưới thủy chuẩn hạng I của Việt nam gồm 4 đường chính được xây dựng
từ những năm 1959 đến 1964 : Hải phòng - Hà nội, Hà nội - Lạng sơn, Hà nội -
Lào Cai, Hà nội - Vĩnh Linh. Từ năm 1976 đến năm 1991 đã xây dựng thêm
tuyến độ cao hạng I từ Vĩnh Linh đi Sài Gòn và đến Minh Hải. Hiện tại, nước ta
có 11 đường độ cao hạng I với chiều dài 5,096 km.
Lưới được xây dựng theo dạng tuyến (đây chính là yếu điểm), được bố trí
dọc theo đường sắt, đường nhựa hoặc các tuyến đường kiên cố, dọc các sông lớn
92
- và dọc bờ biển. Lưới được đo đạc bằng máy Ni-004 và mia Invar, đo bằng hai
hàng mia, đo đi và đo về. Độ chính xác đo đạt được như sau:
Sai số trung phương ngẫu nhiên đo chênh cao trên 1km:
2I = 0,1487 mm ( cho phép = 0,5 mm)
Sai số trung phương hệ thống đo chênh cao trên 1 km:
2I = 0,0002 mm (cho phép = 0,5 mm)
Lưới khống chế độ cao hạng II được phát triển trên cơ sở của lưới hạng I.
Từ năm 1959-1964, nước ta xây dựng được 12 đường với tổng chiều dài 2,420
km cho khu vực miền Bắc. Từ năm 1981 đến 1991 tiếp tục xây dựng cho miền
Nam. Hiện nay, nước ta có khoảng 43 đường độ cao hạng II với chiều dài 4,515
km.
Các đường độ cao hạng II tạo thành các vòng khép tựa vào lưới hạng I,
tuy vậy vẫn có một số đường treo. Lưới cũng được bố trí dọc các đường giao
thông chính, các sông lớn. Lưới được đo đạc bằng máy Ni-004, WILD N3 và
mia Invar, đo bằng một hàng mia, đo đi và đo về. Độ chính xác đo đạt được như
sau:
Sai số trung phương ngẫu nhiên đo chênh cao trên 1km:
2II = 0,3028 mm (cho phép = 1,0 mm)
Sai số trung phương hệ thống đo chênh cao trên 1km:
2II = 0,0031 mm (cho phép = 0,15 mm)
Lưới khống chế độ cao hạng I, II là lưới độ cao cơ sở cho cả nước. Mạng
lưới được xây dựng theo nhiều giai đoạn (ở miền Bắc xây dựng trước năm 1975
và ở miền Nam xây dựng sau năm 1975). Lưới độ cao hạng I, II ở miền Bắc
được bình sai chung với trị đo nguyên thuỷ (chưa được hiệu chỉnh trọng lực). Độ
chính xác sau bình sai đạt được như sau:
* Sai số trung phương trọng số đơn vị : = 18,36 mm
* Sai số trung phương chênh cao trên 1 km: m = 1,84 mm
Khi bình sai đã sử dụng hệ độ cao Hoàng Hải (Trung Quốc). Năm 1972,
toàn bộ hệ thống độ cao được chuyển đổi sang hệ độ cao Hòn Dấu (Hải Phòng).
Năm 1996 Tổng cục Địa chính đã hoàn thành việc bình sai tổng thể mạng
lưới độ cao hạng I, II Nhà nước. Trị đo đưa vào bình sai đã được hiệu chỉnh giá
trị trọng lực và giá trị độ cao đã được đưa về hệ độ cao chuẩn. Độ chính xác sau
bình sai đạt được như sau:
* Sai số trung phương trọng số đơn vị : = 0,00286 mm
* Sai số trung phương chênh cao trên 1 km: m = 2,9 mm
93
- Dựa vào các điểm khống chế của lưới độ cao hạng I, II, bố trí lưới độ cao
hạng III, IV theo các đường đơn, các vòng khép kín hoặc lưới có nhiều điểm nút.
Tuyến thủy chuẩn hạng III nối hai điểm hạng cao không dài quá 200 km, nối hai
điểm nút không dài quá 100 km. Với tuyến thủy chuẩn hạng IV, chiều dài tương
ứng là 100 km và 50 km.
Độ chính xác kết quả đo trong lưới thủy chuẩn hạng III, IV được đánh giá
bằng sai số khép tuyến thủy chuẩn. Sai số này không được vượt quá sai số khép
giới hạn.
Hạng III: fhgh = 10 L mm (5-104a)
Hạng II: fhgh = 20 L mm (5-104b)
Trong đó L là chiều dài tuyến đo tính bằng km.
1.2.2. Lưới thủy chuẩn kỹ thuật
Để đảm bảm mật độ điểm cho công tác đo vẽ bản đồ địa hình, cần phải
chêm dày lưới thuỷ chuẩn kỹ thuật vào lưới độ cao Nhà nước.
Lưới thủy chuẩn kỹ thuật cũng được bố trí tựa vào các điểm hạng cao đã
có trong khu đo. Chiều dài tuyến thuỷ chuẩn kỹ thuật nối hai điểm hạng cao
không dài quá 8 km khi đo vẽ bản đồ địa hình với khoảng cao đều đường đồng
mức 0.5 m. Nếu khoảng cao đều đường đồng mức lớn hơn thì độ dài tuyến thủy
chuẩn được phép tăng lên.
Độ chính xác kết quả đo thủy chuẩn kỹ thuật thường được đánh giá bằng
sai số khép tuyến đo, chúng phải nhỏ hơn sai số giới hạn:
fhgh = 50 L mm (5-104c)
Khi khu đo không có điểm lưới độ cao Nhà nước thì có thể lập lưới độ cao
độc lập hạng III, IV (cho khu đo rộng) hoặc lưới thuỷ chuẩn kỹ thuật (cho khu
đo hẹp).
2. Thiết kế lưới thủy chuẩn hạng III, hạng IV
Lưới thuỷ chuẩn hạng III, IV có vai trò là lưới độ cao cơ sở phục vụ đo vẽ
bản đồ địa hình khu vực rộng lớn cỡ tỉnh, thành phố hoặc khu vực xây dựng
công trình thuỷ lợi, thuỷ điện lớn.
Tương tự như lưới khống chế mặt bằng, lưới thuỷ chuẩn hạng III, IV phải
được thiết kế trong phòng trước khi tiến hành thi công.
Để phục vụ cho việc thiết kế phải tìm hiểu tình hình khu đo và các tài liệu
trắc địa đã có trên khu vực, đặc biệt là bản đồ địa hình cũ, số liệu lưới thuỷ
chuẩn hạng cao đã có trên khu đo và các vùng lân cận. Các mốc thuỷ chuẩn hạng
cao phải có số liệu độ cao và sơ đồ ghi chú mốc, đồng thời phải tiến hành tìm
điểm và đánh giá tình trạng thực tế của mốc xem còn sử dụng được không.
94
- Lưới thuỷ chuẩn hạng III được thiết kế trên cơ sở chêm dày vào các điểm
độ cao hạng I, II. Lưới thuỷ chuẩn hạng IV chêm dày vào lưới thuỷ chuẩn hạng
III.
Lưới thuỷ chuẩn có thể gồm nhiều vòng khép kín, nhiều điểm nút. Các
dạng đồ hình đặc trưng gồm có: Vòng khép kín, tuyến nối hai điểm hạng cao,
tuyến nối điểm hạng cao với điểm nút và tuyến nối hai điểm nút. Chiều dài các
tuyến phải nhỏ hơn độ dài giới hạn quy định cho từng cấp hạng.
Ở khu đo chưa có điểm hạng cao Nhà nước thì thiết kế lưới độ cao độc lập
gồm nhiều vòng khép kín, sau đó dùng một tuyến đo dẫn độ cao từ mốc Nhà
nước ở ngoài khu đo về điểm khởi đầu của lưới.
Các tuyến đo nên chọn dọc theo các đường giao thông tương đối bằng
phẳng và ngắn nhất, tránh đi qua vùng dân cư đông đúc, vùng có nền đất yếu và
vùng có chiết quang cục bộ.
Căn cứ vào nhiệm vụ xây dựng lưới và các tài liệu hiện có (đặc biệt là các
mốc độ cao hạng I, II) để dự kiến sơ đồ mạng lưới (dự kiến các tuyến đo và sơ
đồ đặt mốc) trên bản đồ.
Tiếp theo tiến hành ước tính độ chính xác của lưới (tính thủ công bằng tay
hoặc bằng phần mềm trên máy tính). Nếu kết quả ước tính đạt yêu cầu về độ
chính xác thì tiến hành đem sơ đồ thiết kế ra thực địa xem xét kỹ các vị trí đặt
mốc và các tuyến đo, tiến hành đóng cọc tạm thời để đánh dấu các vị trí đặt mốc.
Nếu kết quả ước tính đạt yêu cầu thì phải thay đổi sơ đồ lưới hoặc máy móc, quy
trình đo và tiến hành ước tính lại.
3. Phương pháp đo thủy chuẩn hạng III, hạng IV
3.1. Máy đo
Lưới thuỷ chuẩn hạng III, IV được đo bằng máy có độ chính xác trung
bình, có thể là máy có vít nghiêng hoặc máy tự động cân bằng. Khi lựa chọn
máy cần phải xem xét các thông số kỹ thuật của máy, đặc biệt là hai thông số: độ
phóng đại của ống kính Vx và giá trị khoảng chia ống thuỷ ”.
Bảng 5-23 giới thiệu một số máy thông dụng dùng để đo lưới thuỷ chuẩn
hạng III, IV:
Bảng 5-23 – Các thông số kỹ thuật của một số máy thuỷ chuẩn
Độ phóng Độ nhạy
Tên máy Hãng sản xuất đại ống Độ nhạy ống thuỷ dài ống thuỷ
kính tròn
Ni 030 Carl-Zeiss-Jena 25 30” 8’
N2 Wild 24 30” 8’
GK 23 Kern 30 18” 6’
95
- H3, (H-3K) Nga 30 15” 10’
Máy tự cân bằng,
Ni 025 Carl-Zeiss-Jena 20 8’
không có ống thuỷ dài
NA2 Wild 30 nt 8’
Trước khi đem máy đi đo phải tiến hành kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy.
Nội dung kiểm nghiệm máy gồm các mục sau:
1. Kiểm tra và điều chỉnh sự làm việc bình thường các ốc vít của máy (vít
nghiêng, ốc hãm ống kính, ốc vi động, ốc cân máy, núm điều quang, vành điều
chỉnh kính mắt.v.v...)
2. Kiểm tra chất lượng và xác định các tham số kỹ thuật của ống kính như
: độ phóng đại vx, vùng ngắm , hệ số nhân khoảng cách K, hằng số cộng C...,
3. Xác định giá trị khoảng chia ” trên ống thủy dài.
4. Kiểm tra và điều chỉnh vị trí chuẩn của màng chữ thập (chỉ đứng và
trục quay VV của máy phải nằm trong cùng một mặt phẳng, còn chỉ ngang phải
vuông góc với nó).
5. Kiểm tra và điều chỉnh sự cân bằng hợp lí, giữa ống thủy dài và ống
thủy tròn, và chỉnh ống thủy để đưa trục quay của máy về vị trí thẳng đứng.
6. Kiểm nghiệm và điều chỉnh điều kiện cơ bản nhất của máy: Trục của
ống thủy dài LL phải song song với trục ngắm CC. Thông thường mục kiểm
nghiệm này được phân thành hai bước:
a) Kiểm nghiệm “sai số giao chéo” (hình chiếu của CC và LL trên mặt
phẳng ngang giao chéo nhau).
b) Kiểm nghiệm sai số góc i (hình chiếu của CC và LL trên mặt phẳng
thẳng đứng không song song).
7. Kiểm nghiệm sự ổn định của trục ngắm khi điều quang.
8. Đối với máy tự động cân bằng trục ngắm phải kiểm nghiệm sai số tự
điều chỉnh của bộ tự cân bằng (Kompesator).
3.2. Mia thuỷ chuẩn
Khi đo thủy chuẩn hạng III, IV có thể dùng mia gỗ, mia nhôm hoặc mia
Inva dài 3m. Trước khi đo cần phải kiểm nghiệm mia. Nội dung kiểm nghiệm
mia gồm có:
a. Xác định độ cong của mia
b. Kiểm nghiệm ống thủy tròn trên mia
c. Xác định hằng số K của mia
d. Xác định độ chênh vạch “0” mặt đen của một cặp mia
e. Xác định chiều dài trung bình 1m trên mia
96
- f. Xác định sai số ngẫu nhiên chia vạch decimet của mia
Yêu cầu kỹ thuật của mia:
- Mia phải thẳng, độ cong nhỏ hơn 1 cm.
- Sai số ngẫu nhiên chia vạch decimet không lớn quá 0,5mm.
3.3. Phương pháp đo
Sử dụng phương pháp đo thủy chuẩn từ giữa.
4. Cơ sở những quy định kĩ thuật trong đo thủy chuẩn hạng III, IV
Thuỷ chuẩn hạng III đo bằng một hàng mia, đo theo hai chiều: đo đi và đo
về. Thuỷ chuẩn hạng IV đo bằng một hàng mia và chỉ đo một chiều. Mia phải
dựng trên các cóc hoặc trên cọc gỗ đóng xuống đất. Cóc mia phải nặng từ 1 đến
2 kg.
Quy trình đo tại một trạm máy:
1. Theo dây chỉ trên (1), dưới (2) và giữa (3) đọc số mặt đen mia sau.
2. Theo dây chỉ trên (6), dưới (4) và giữa (5) đọc số mặt đen mia trước
3.Theo dây chỉ giữa (7) đọc số mặt đỏ mia trước.
4. Theo dây chỉ giữa (8) đọc số mặt đỏ mia sau.
Nếu dùng máy có vít nghiêng, trước mỗi lần đọc số dùng vít nghiêng chập
vạch Parabol thật chính xác. Mỗi số đọc phải ghi ngay vào sổ đo, không tẩy xóa,
không sửa chữa và không sao chép vào sổ đo. Sau khi đọc số cần tính toán và
kiểm tra toàn bộ số liệu ngay tại trạm. Tại mỗi trạm máy cần kiểm tra các yếu tố
sau:
4.1. Với thuỷ chuẩn hạng III:
- Khoảng cách từ máy đến mia : không lớn hơn 75 m.
- Độ chênh khoảng cách từ máy đến mia trước và từ máy đến mia sau
không lớn quá 2 m.
- Tổng chênh khoảng cách cộng dồn không lớn hơn 5 m.
- Chênh lệch hằng số K + đen - đỏ không vượt quá 2 mm.
- Độ chênh cao tính theo hai mặt đen và đỏ không vượt quá 3 mm
4.2. Với thuỷ chuẩn hạng IV:
- Khoảng cách từ máy đến mia : không lớn hơn 100 m.
- Độ chênh khoảng cách từ máy đến mia trước và từ máy đến mia sau không
lớn quá 3 m.
- Tổng chênh khoảng cách cộng dồn không lớn hơn 10 m.
- Chênh lệch hằng số K + đen - đỏ không vượt quá 3 mm.
97
- - Độ chênh cao tính theo hai mặt đen và đỏ không vượt quá 5mm
Nếu số liệu đo đạt yêu cầu thì quyết định chuyển máy đến trạm đo tiếp
theo. Nếu số liệu đo không đạt yêu cầu thì phải gạch bỏ số liệu và đo lại toàn bộ
trạm đó.
Tại một trạm có 8 số đọc và 8 số tính toán. Việc tính toán được thực hiện
tương tự như ghi sổ và tính toán trong lưới thủy chuẩn kỹ thuật (đã trình bày
trong giáo trình Trắc địa cơ sở 1).
4.3. Một số nguồn sai số trong đo thuỷ chuẩn hạng III, IV và biện pháp khắc
phục
- Sai số góc i: Khắc phục bằng cách đặt máy sao cho chênh khoảng cách
từ máy đến mia trước và mia sau phải nằm trong giới hạn cho phép.
- Sai số điều quang: Khắc phục bằng cách đặt máy sao cho chênh khoảng
cách từ máy đến mia trước và mia sau phải nằm trong giới hạn cho phép.
- Sai số do trục đứng của máy bị nghiêng: Khắc phục bằng cách tiến hành
đo đi, đo về và trong khi đo chú ý đưa bọt nước của ống thuỷ tròn vào giữa theo
một quy luật (các quy tắc phải nhất quán).
- Sai số do khả năng phân ly của ống kính: Chọn máy có độ phóng đại tốt.
- Sai số do mia nghiêng: Dựng mia thẳng đứng bằng bọt thuỷ gắn trên
mia.
- Sai số do mia cong: Dùng mia có độ cong nhỏ hơn hạn sai cho phép.
- Sai số do độ chênh điểm “0” của mỗi cặp mia: Bố trí số trạm máy chẵn.
- Sai số do làm tròn số đọc: Dùng máy có độ phóng đại ống kính lớn, chọn
thời điểm đo là lúc môi trường đo có độ chiếu sáng tốt.
- Sai số do chưa đưa bọt nước của ống thuỷ dài vào đúng vị trí giữa của
ống thuỷ: Điều chỉnh tốt ống thuỷ và khi đo chú ý đưa bọt nước vào đúng vị trí
giữa.
- Sai số do ảnh hưởng độ cong quả đất: Khắc phục bằng cách đặt máy sao
cho chênh khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau phải nằm trong giới
hạn cho phép.
- Sai số do ảnh hưởng của chiết quang :
+ Chọn thời gian đo là lúc sau mặt trời mọc và trước lúc mặt trời lặn
khoảng 1 1,5 giờ.
+ Đặt máy sao cho tia ngắm cao hơn mặt đất từ 1,5 m trở lên.
+ Thao tác nhanh và phân phối thời gian đo trên trạm máy là đối xứng
nhau.
+ Cần phải tiến hành đo hai chiều với khoảng thời gian khác nhau trong
ngày.
98
- + Chênh khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau phải nằm trong
giới hạn cho phép.
- Sai số do máy lún: Thao tác nhanh, dùng mia hai mặt, đo theo trình tự “
S-T-T-S”
- Sai số do mia lún: Thao tác nhanh, tiến hành đo hai chiều ( Đo đi- đo
về).
- Sai số ngẫu nhiên các khoảng chia dm trên mia: Khó cải chính vào kết
quả đo vì địa hình không bằng phẳng tuyệt đối và chiều cao máy luôn thay đổi
nên tại các trạm máy khác nhau, số đọc trên hai mia sẽ ngẫu nhiên rơi vào các
khoảng dm có sai số khác nhau.
- Sai số do rung hình ảnh mia ở lớp không khí sát mặt đất: Khắc phục
bằng cách không nên đo ở thời điểm nắng to và nâng cao chiều cao máy.
4.4. Trường hợp đặc biệt trong đo thuỷ chuẩn hạng III, IV
1. Đo thuỷ chuẩn vượt chướng ngại vật
Thực tế khi đo thuỷ chuẩn, nhiều tuyến thuỷ chuẩn phải vượt qua các sông
lớn hoặc khi vượt qua thung lũng có điều kiện đi lại khó khăn, khi dẫn độ cao
đến các trạm nghiệm triều trên đảo ở xa đất liền. Trong các trường hợp đó,
chênh khoảng cách từ máy đến hai mia bị vi phạm nghiệm trọng. Hơn nữa mia
đặt ở bờ xa sẽ không được nhìn rõ để đọc số. Để khắc phục được khó khăn này,
người ta phải xử lý như sau:
- Với mia bờ xa không nhìn rõ vạch để đọc số thì phải dùng bảng ngắm để
đọc số. Để dễ dàng cho quá trình ngắm bắt mục tiêu, bảng ngắm có cấu tạo là
vòng tròn đen trắng đồng tâm hoặc bảng đen với vạch ngắm trắng. Độ rộng của
vạch ngắm phụ thuộc vào khoảng cách vượt sông. Nếu khoảng cách vượt sông
lớn thì độ rộng của vạch ngắm lớn và ngược lại.
- Giữa bảng ngắm có ô cửa sổ và vạch mốc để đọc được vị trí của vạch
mốc trên mia. Dùng thước chuẩn để xác định khoảng cách từ vạch mốc đến tâm
vạch ngắm, sau khi gắn bảng ngắm lên mia, ta tính ra vị trí vạch ngắm trên mia
để tham gia tính toán sau này. Bảng ngắm được gắn chắc chắn vào mia bằng vít
và có thể điều chỉnh độ cao bảng ngắm khi cần thiết bằng ốc vi động.
- Sử dụng đồ hình đo đặc biệt để loại bỏ sai số do chênh khoảng cách từ
máy đến hai mia. Nguyên tắc cơ bản khi thiết kế các đồ hình đo là đảm bảo tính
đối xứng để triệt tiêu được sai số trong khi đo.
a. Các dạng đồ hình khi đo vượt chướng ngại
I2 A2
I2 d''t A2
d''S d't A3
s
I1 99
d'S
- Trong đồ hình 5-32a: Trong đồ hình 5-32b: Trong đồ hình 5-32c:
- A là điểm đặt mia - A là điểm đặt mia - A là điểm đặt mia
- I là điểm đặt máy - I là điểm đặt máy - I là điểm đặt máy
- Yêu cầu kỹ thuật: - Yêu cầu kỹ thuật: - Yêu cầu kỹ thuật:
I1A1 = I2A2 I1A1 = I2A2 I1A1 = I2A2
và I1A2=I2A1. và I1A2=I2A1. và I1A3=I2A3.
Sông rộng từ 150 – 400 m thì có thể bố trí theo đồ hình 5-32a, 5-32-b. Khi
sông rộng đến 600 m và có bãi bồi ở giữa sông thì bố trí theo đồ hình 5-32c.
Vị trí mốc A nên chọn sao cho độ cao tia ngắm trên 2-3 m so với mặt
đất.Trên cùng một bờ, máy đặt cách mia từ 10 đến 30m.
b. Phương pháp đo ngắm
Đối với sơ đồ hình 5-32a và hình 5-32b:
Để đảm bảo độ chính xác, thuỷ chuẩn vượt sông được tiến hành theo
nhiều vòng đo (ví dụ, thuỷ chuẩn hạng III phải đo ít nhất hai vòng). Số vòng đo
phụ thuộc vào độ rộng của sông và yêu cầu độ chính xác của việc truyền độ cao.
Trình tự thao tác trong mỗi vòng được thực hiện như sau:
Đặt máy tại I1, mia tại A1 và A2. Trình tự đo:
+ Nửa vòng đo thứ nhất
- Đọc số mặt đen, mặt đỏ trên mia dựng tại A1 (mia gần - cùng bờ).
- Đọc số mặt đen lần 1 trên mia dựng tại A2 (mia xa- khác bờ).
- Vặn vít nghiêng đi 1/4 vòng, bọt thuỷ sẽ bị lệch.
- Vặn vít nghiêng để cân lại ống thuỷ.
- Đọc số mặt đen lần 2 trên mia dựng tại A2.
- Đọc số mặt đỏ trên mia dựng tại A2.
Chênh cao từ nửa vòng đo thứ nhất:
h1 = S1 - T1 (5-105)
Trong đó: S1 là số đọc trên mia dựng tại A1;
T1 là số đọc trên mia dựng tại A2.
100
- Các số đọc trên mia S1 và T1 có thể biểu diễn như sau:
S1 = a1 + d’S tgi1
(5-106)
T1 = b1 +d’T tg i1 + f1
Trong đó: a1 và b1 là những số đọc trên mia không chịu ảnh hưởng của sai lệch;
dtgi1 - thành phần ảnh hưởng do góc i của máy gây ra ; f1là ảnh hưởng của độ cong trái
đất và chiết quang . Trong số đọc đến mia gần , ảnh hưởng này có thể bỏ qua.
Thay (5-106) vào (5-107), ta được :
h1 = a1- b1 + (d’S - d’T ) tg i1 -f1 (5-107)
+ Nửa vòng đo thứ hai:
Giữ nguyên tình trạng máy, đặc biệt cẩn thận để tiêu cự của ống kính
không đổi, chuyển máy sang bờ bên kia và đặt máy vào vị trí I2. Trình tự đo như
sau:
- Đọc số mặt đen 2 lần, mặt đỏ 2 lần trên mia dựng tại A1
- Đọc số mặt đen, mặt đỏ trên mia dựng tại A2
Chênh cao từ nửa vòng đo thứ hai , khi máy đã chuyển qua sông
h2 = S2 - T2 (5-108)
Tương tự như trên ta có thể viết :
S2 = a2 + d’’S tgi2
(5-109)
T2 = b2 +d’T tg i2 + f1
Thay (5-110) vào (5-109), ta có:
h2 = a2 -b2 + (d’’S - d’’T ) tg i2 -f2 (5-110)
Chênh cao trung bình giữa các mốc I1 và I2 trong một vòng đo:
h= ( h1 + h2 ) /2 (5-111)
Thay (5-108) và (5-111) vào (5-112) và lưu ý điều kiện bằng nhau
của các khoảng cách, chúng ta có:
h= [(a1-b1) +(a2- b2) ]/2+[d’S (tg i1-tgi2) +d’T(tgi2- tgi1) +(f2-f1)]/2 (5-112)
Từ (5-113) chúng ta nhận thấy rằng, nếu trong quá trình đo đạc tại trạm
thứ nhất và trạm thứ hai, ta giữ cho các giá trị góc i không đổi ( i 1 = i2) và ảnh
hưởng của chiết quang vẫn giữ nguyên số và dấu của nó ( f1 = f2) thì chênh cao
trung bình của vòng đo sẽ không chịu ảnh hưởng của các yếu tố đó.
h= [(a1-b1)+(a2-b2 )] /2 (5-113)
101
- Dễ dàng nhận thấy rằng một thay đổi rất nhỏ của góc i giữa các nửa vòng
đo cũng sẽ gây ra sai số đáng kể trong chênh cao, chẳng hạn như khi góc i thay
đổi 2” và độ rộng của sông là 1000m thì:
hi = 0,5d( tgi2 - tgi1) = 0,5( i2 - i1) /p” =5 mm
Vì vậy yêu cầu phải có những biện pháp ngăn ngừa để cho dưới ảnh
hưởng nhiệt độ hoặc chấn động khi di chuyển máy thì trị số góc i vẫn không
thay đổi.
Theo các số liệu thử nghiệm, nếu nhiệt độ thay đổi đi 1 0 C thì giá trị góc i
sẽ thay đổi trung bình vào khoảng 0,5”. Trong thời gian chuyền độ cao, cần phải
xác định góc i cẩn thận và và cố gắng đưa nó về trị số không đáng kể .
Mỗi vòng đo nên tiến hành trong thời gian ngắn nhất, trong những điều
kiện ngoại cảnh như nhau để ảnh hưởng của chiết quang tại các bờ khác nhau
tương tự nhau. Ngoài ra để giảm ảnh hưởng của chiết quang nên chuyền độ cao
đồng thời bằng hai máy thuỷ chuẩn cùng loại (cùng độ chính xác) từ hai bên bờ,
sau đó đổi máy cho nhau.
Đối với sơ đồ hình 5-32c:
Dùng hai máy đặt đồng thời tại I1 và I2. Mia dựng tại A1, A2, A3.
Nửa vòng đo thứ nhất
Máy tại I1:
- Đọc số mặt đen trên mia A1.
- Đọc số mặt đen 2 lần trên mia A3.
- Đọc số mặt đỏ 2 lần trên mia A3.
- Đọc số mặt đỏ trên mia A1.
Máy tại I2:
- Đọc số mặt đỏ trên mia A2.
- Đọc số mặt đỏ 2 lần trên mia A3.
- Đọc số mặt đen 2 lần trên mia A3.
- Đọc số mặt đen trên mia A2.
b. Điểm nghỉ trên tuyến đo thuỷ chuẩn
Trong quá trình dẫn thuỷ chuẩn từ mốc A về mốc B có thể xảy ra
các trường hợp sau:
- Kết thúc ngày đo nhưng chưa đo về trạm cuối.
- Đang tiến hành đo nhưng vì một lý do khách quan nào đó mà phải tạm
nghỉ.
102
- Trong các trường hợp đó, để tránh việc phải đo lại từ đầu ta cần bố trí “
điểm nghỉ” để lưu lại kết quả đã đo.
b1. Cách bố trí điểm nghỉ
Nếu gần khu đo có các địa vật vững chắc như khối đá, khối bê tông,
mố cầu nhô lên khỏi mặt đất thì ta chọn ba điểm K, L, M trên ba địa vật làm
điểm nghỉ. Nếu không tìm được địa vật thì đào ba hố, đóng xuống hố ba cọc A,
B, C có đường kính 5-10cm, dài 50cm. Đóng đinh mũ trên đầu cọc làm dấu độ
cao.
A K L A
M
L M
K
Hình 5.33: Sơ đồ bố trí điểm nghỉ
Độ cao trên điểm khởi đầu tuyến đo (điểm A) được dẫn vào mốc K. Đo
thêm hai trạm máy để tính độ chênh cao các cọc K, L, M, ta được h 1, h2. Sau đó
đắp đất đầy hố. Hôm sau, đo tiếp từ trạm nghỉ về mốc B. Trước khi đo phải kiểm
tra độ ổn định của ba cọc. Bới đất để lộ ba cọc, đặt ba trạm máy đo lại các chênh
cao các cọc, ta được h1’, h2’.
So sánh độ chênh cao giữa hai lần đo, nếu chúng khác nhau không qúa
3mm đối với thuỷ chuẩn hạng III và 5 mm đối với thuỷ chuẩn hạng IV thì các
cọc nghỉ được coi là ổn định. Lấy kết quả trung bình hai lần đo làm kết quả
chính xác và tiếp tục đo từ M về mốc B ở cuối tuyến thuỷ chuẩn.
Trường hợp khi so sánh độ chênh cao, phát hiện có sự chênh lệch giữa kết
quả hiệu chênh hai lần đo, xác định được chắc chắn mốc bị dịch chuyển thì dùng
hai mốc còn lại để đo tiếp. Nếu tất cả các kết quả đo đều vượt hạn sai, chứng tỏ
các cọc nghỉ đều không ổn định thì phải huỷ toàn bộ kết quả đo của ngày hôm
trước, tiến hành đo lại từ đầu (từ mốc A về mốc B).
5. Bình sai một tuyến thủy chuẩn
Giả sử có một tuyến thủy chuẩn hạng III như hình 5-34.
103
- hn
h1 h2 Rn-1 Ln B
L1 L2 R2
A R1 Hình 5-34: Sơ đồ tuyến thủy chuẩn
Trong đó A và B là hai điểm hạng cao, đểm R1, R2,... Rn-1 là các điểm cần
xác định độ cao; h1, h2..., hn là các chênh cao đo, S1, S2,...,Sn là các chiều dài
đoạn đo.
Để bình sai tuyến thuỷ chuẩn này có thể sử dụng phương pháp bình sai
điều kiện hoặc bình sai gián tiếp. Tuy nhiên, nếu thực hiện bằng cách truyền
thống thì nên sử dụng phương pháp bình sai điều kiện. Trình tự tính toán được
tiến hành theo các bước sau:
Bình sai tuyến thủy chuẩn theo phương pháp bình sai điều kiện các trị đo
không cùng độ chính xác.
Lập phương trình điều kiện số hiệu chỉnh:
Số phương trình điều kiện = số trị đo thừa =1.
v1+v2+...+vn +fh = 0
Trong đó: v1, v2,...,vn tương ứng là các số hiệu chỉnh của các trị đo h1, h2...,
hn.
fh là sai số khép và được tính theo công thức:
n
(5-114)
f h = hi − (H B − H A )
i =1
Yêu cầu sai số khép fh phải nhỏ hơn sai số khép giới hạn (fhgh).
f hgh = 10 S (5-115)
Trọng số của chênh cao đo thứ i:
1 (5-116)
Pi =
Si
Phương trình chuẩn số liên hệ:
1 (5-117)
P K + fh = 0
fh f (5-118)
Suy ra K =− =− h
1 S
P
Số hiệu chỉnh của trị đo thứ i :
104
- 1 f (5-119)
vi = K = − h Si
Pi S
Đánh giá độ chính xác:
Sai số trung phương trọng số đơn vị:
=
Pvv (5-120)
n −1
Qua trên ta thấy, khi bình sai một tuyến thuỷ chuẩn theo phương pháp
điều kiện không cần lập và giải phương trình điều kiện hoặc phương trình chuẩn
mà chỉ cần thực hiện các bước:
1. Tính và kiểm tra sai số khép fh :
Tính fh và fhgh theo công thức (5-115) và (5-116).
Nếu đạt yêu cầu ( f h f hgh ) thì tính tiếp.
- Đổi dấu sai số khép fh và phân phối cho các đoạn đo theo tỷ lệ thuận với
chiều dài đoạn đo chênh cao theo công thức (5-120).
Kiểm tra: vhi =-fh (5-121)
- Tính độ chênh cao sau bình sai:
hi' = hi + vi (5-122)
- Tính độ cao các điểm mốc Ri dựa vào độ cao điểm gốc và độ
chênh cao sau bình sai:
i −1
(5-123)
H Ri = H A + hi
j =1
- Đánh giá độ chính xác: Tính sai số trung phương trọng số đơn vị theo
công thức (5-121).
Ví dụ: Bình sai tuyến thủy chuẩn hạng III sau:
h1 h2 h3
h4
L1
R1 L2 L3 R3 B
A R2 L4
Hình 5-35: Sơ đồ tuyến thủy chuẩn
Trong đó A và B là hai điểm gốc; R1, R2, R3 là các điểm cần xác định
Số liệu gốc: HA =125,468 m; HB=124,518m
Số liệu đo:
Bảng 4-24: Bảng số liệu đo
Chênh Giá trị chênh Chiều dài Giá trị chiều dài
105
- cao đo cao đo (m) đoạn đo đoạn đo(km)
H1 +1,531 S1 1,830
H2 +0,537 S2 3,500
H3 -1,213 S3 2,510
H4 -1,783 S4 4,360
Giải: Sai số khép :
4
f h = hi − (H B − H A ) =
i =1
= (1,531 + 0,537 − 1,213 − 1,783) − (125,468 − 124,518) = +0,022m = +0,22mm
Sai số khép giới hạn:
f hgh = 10 L = 10 (1,83 + 3,50 + 2,51 + 4,36 = 10 12,2 = 35mm
Nhận thấy: fh < fhgj , vậy kết quả đo đạt yêu cầu độ chính xác.
Kết quả tính toán bình sai được thể hiện trong bảng 5-24
Bảng 5-25 – Kết quả bình sai tuyến thuỷ chuẩn
Tên Chênh cao Chiều dài Số hiệu Chênh cao Độ cao điểm
điểm đo (m) đoạn đo chỉnh sau bình sai sau bình sai
hi (m) Li (km) vi (mm) h’i (m) Hi(m)
A 125,468
+1,531 1,830 -3 +1,528
R1 126,996
+0,537 3,500 -6 +0,531
R2 127,527
-1,213 2,510 -5 -1,218
R3 126,309
-1,783 4,360 -8 -1,791
B 124,518
h=-0,928 L=12,200 v=-22 h’=- 0,950 HB-HA=- 0,950
6. Bình sai lưới thủy chuẩn có một điểm nút
Giả sử có lưới thủy chuẩn như hình 5-36.
106
- A
h1 h2 B
L1 L2
h4 M h3
L4 L3
C
D
Hình 5-36: Sơ đồ lưới thủy chuẩn có một điểm nút
Trong đó: A, B, C, D là bốn điểm thủy chuẩn cấp cao; M là điểm nút cần
xác định độ cao; h1, h2, h3, h4 là các chênh cao đo; S1, S2,S3, S4 là các chiều dài
đoạn đo tương ứng.
Việc bình sai mạng lưới có thể thực hiện như sau:
Cách 1: Theo bốn tuyến đo cao, xác định được các giá trị độ cao tương
ứng của điểm M:
(1)
HM = H A + h1
( 2)
HM = H B + h2
(5-124)
( 3)
HM = H C + h3
( 4)
HM = H D + h4
Như vậy các trị đo H M(1) , H M( 4 ) , H M( 3) , H M( 4 ) dãy trị đo nhiều lần không cùng
độ chính xác của cùng một đại lượng H E. Trọng số của từng trị là trọng số của
các chênh cao đo tương ứng:
c c (5-125)
Pi = , Pi =
Si ni
Khi đó độ cao sau bình sai của điểm M sẽ là:
P1 H M(1) + P2 H M( 2) + P3 H M( 3) + P4 H M( 4 ) (5-126)
HM =
P1 + P2 + P3 + P4
Độ cao của các chênh cao đo sau bình sai:
h1' = H M − H A
h2' = H M − H B
(5-127)
h = H M − HC
'
3
h1' = H M − H D
Số hiệu chỉnh của các chênh cao đo:
v1 = hi' − h1 (5-128)
107
- v 2 = h2' − h2
v3 = h2' − h3
v 4 = h4' − h4
Đánh giá độ chính xác:
- Sai số trung phương trọng số đơn vị:
=
Pvv (5-129)
n −1
- Sai số đo chênh cao trên 1 km:
(5-130)
mkm =
c
- Sai số trung phương độ cao điểm M:
1 1 (5-131)
mH M = =
PE P
Cách 2: Theo bốn tuyến đo cao, xác định được các giá trị độ cao tương
ứng của điểm M theo công thức (5-125).
Ta có thể chọn một trong các trị số H M(i ) làm giá trị gần đúng (H0), sau đó
tính các độ lệch giữa các trị đo và trị gần đúng.
i = H M( i ) − H 0 (5-132)
Độ cao sau bình sai của điểm M sẽ là:
HM = H0 +
P (5-133)
P
Các bước tiếp theo tương tự như cách 1.
108
- Ví dụ: Bình sai lưới độ cao sau:
A
h1 h2 B
L1 L2
h4 M h3
L4 L3
C
D
Hình 5-37: Sơ đồ lưới thủy chuẩn có một điểm nút
Bảng 5-26 - Độ cao của các điểm gốc
Điểm Độ cao của điểm (m)
A 20,318
B 22,146
C 21,351
D 19,962
Bảng 5-27 - Số liệu đo:
Chênh Giá trị chênh cao Chiều dài Giá trị chiều dài
cao đo đo (m) đoạn đo đoạn đo(km)
h1 +0,944 L1 25,0
h2 -0,873 L2 10,8
h3 -0,246 L3 20,3
h4 +1,306 L4 14,6
Giải: Theo bốn tuyến đo cao, xác định được các giá trị độ cao tương ứng
của điểm M:
(1)
HM = H A + h1 = 20,318 + 0,944 = 21,262
( 2)
HM = H B + h2 = 22,146 − 0,873 = 21,273
( 3)
HM = H C + h3 = 24,531 − 0,246 = 21,285
( 4)
HM = H D + h4 = 19,262 + 1,306 = 21,268
Tính trọng số cho các trị đo :
109
- c 100 c 100
P1 = = =4 P3 = = = 4,9
S1 25 S3 20,3
c 100 c 100
P2 = = = 9,3 P4 = = = 6,8
S 2 10,8 S 4 14,6
Khi đó độ cao sau bình sai của điểm M sẽ là:
P1 H M(1) + P2 H M( 2 ) + P3 H M31) + P4 H M( 4 )
HM = =
P1 + P2 + P3 + P4
4 21,262 + 9,3 21,273 + 4,9 21,285 + 6,8 21,268
= = 21,272
4 + 9,3 + 4,9 + 6,8
Độ cao của các chênh cao đo sau bình sai:
h1' = H M − H A = 21,272 − 20,318 = +0,954
h2' = H M − H B = 21,272 − 22,146 = −0,874
h3' = H M − H C = 21,272 − 21,531 = −0,259
h4' = H M − H D = 21,272 − 19,962 = +1,310
Số hiệu chỉnh của các chênh cao đo:
v1 = h1' − h1 = +0,954 − 0,944 = +0,010
v2 = h2' − h2 = −0,874 − (−0,873 ) = −0,001
v3 = h3' − h3 = −0,259 − (−0,246 ) = −0,013
v4 = h4' − h4 = +1,310 − 1,306 = +0,0004
Đánh giá độ chính xác:
- Sai số trung phương trọng số đơn vị:
=
Pvv =
4 102 + 9,3 12 + 4,9 132 + 6,8 4 2
= 21mm
n −1 4 −1
- Sai số đo chênh cao trên 1 km:
21
mkm = = = 2,1mm
c 100
- Sai số trung phương độ cao điểm E:
1 1
mH E = = 21 = 4,2mm
PE 4 + 9,3 + 4,9 + 6,8
Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng 5-25.
110
- Bảng 5-28 – Kết quả bình sai lưới thuỷ chuẩn có một điểm nút
Điể Độ cao Tuyến L1 h1 Độ cao Pi h’i vi Pvv
m gốc đo (m) (m) điểm (m) (m) (mm)
gốc (m) nút (m)
A 20,318 1 25,0 +0,944 21,262 4 0,954 10 400
B 22,146 2 10,8 -0,873 21,273 9,3 -0,874 1 9,3
C 21,351 3 20,3 -0,246 21,285 4,9 -0,259 13 828,1
D 19,962 4 14,6 +1,306 21,268 6,8 1,310 4 108,8
H0 1346,
21,272 25 2
Cách 2:
Theo bốn tuyến đo cao, xác định được các giá trị độ cao tương ứng của điểm
M:
H (M1) = HA + h1 = 20,318 + 0,944 = 21,262
H (M2 ) = HB + h2 = 22,146 – 0,873 = 21,273
H (M3) = HC + h3 = 24,531 – 0,246 = 21,285
H (M4 ) = HD + h4 = 19,262 + 1,306 = 21,268
Tính trọng số cho các trị đo :
c 100 c 100
P1 = = =4 P3 = = = 4,9
S1 25 S3 20,3
c 100 c 100
P2 = = = 9,3 P4 = = = 6,8
S2 10,8 S4 14,6
Chọn giá trị H M(1) làm trị gần đúng H0. Độ lệch giữa các trị đo và trị gần đúng:
1 = 0
2 = H M( 2 ) − H 0 = 21,273 − 21,262 = +0,011
3 = H M(3) − H 0 = 21,285 − 21,262 = + 0,023
4 = H M( 4) − H 0 = 21,268 − 21,262 = +0,006
Độ cao sau bình sai của điểm M sẽ là:
HM = H0 +
P = 21,262 + 4 0,0 + 9,3 0,011 + 4,9 0,023 + 6,8 0,006 = 21,272
P 4 + 9,3 + 4,9 + 6,8
Kết qủa tính toán được thể hiện trong bảng 5-26.
111
nguon tai.lieu . vn
