Giáo trình Trắc địa mỏ (Ngành Kỹ thuật khai thác mỏ): Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình Trắc địa mỏ (Ngành Kỹ thuật khai thác mỏ) tiếp tục cung cấp cho học viên những kiến thức về: lưới khống chế mặt bằng; lưới khống chế độ cao; đo vẽ bản đồ, mặt cắt và ứng dụng của bản đồ; trắc địa mỏ lộ thiên; trắc địa mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!

64

Chương 3 LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG 3.1 Khái niệm

Lưới khống chế mặt bằng là tập hợp các điểm được đánh dấu ngoài thực địa, liên kết với nhau theo các dạng đồ hình thích hợp để phục vụ cho các công tác của trắc địa

Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng, để tránh tích luỹ sai số ta áp dụng nguyên tắc xây dựng lưới khống chế từ toàn diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến

* Lưới tam giác (giải tích)

Lưới giải tích được bố trí dưới dạng chêm lưới, chêm điểm, dưới dạng chuỗi hay lưới hoàn chỉnh hoặc các dạng giao hội khác nhau dựa vào các điểm tam giác hạng cao

Khi diện tích đo đạc không lớn, nằm cách xa các điểm tam giác cấp cao hơn, có thể bố trí những mạng lưới giải tích độc lập Toạ độ và độ cao khởi tính lấy từ bản đồ

tỷ lệ lớn đã có ở trong vùng, còn phương vị có thể xác định theo sao, mặt trời hoặc địa bàn

Tuỳ theo điều kiện cụ thể, lưới giải tích có thể bố trí theo các dạng đồ hình như:

Hình 3-1 Các dạng lưới tam giác

* Lưới đa giác

a Lưới đa giác trung tâm

b Chuỗi tam giác

000

- Lưới đa giác cấp 2: chiều dài cạnh ngắn nhất không quá 60m; Chiều dài toàn đường 2- 3km; Sai số khép góc toàn đường đa giác không vượt quá 20” n; Sai số đo cạnh không vượt quá 1/ 5000

Theo qui mô và độ chính xác có thể phân lưới khống chế trắc địa thành 3 loại:

- Lưới khống chế trắc địa Nhà nước

- Lưới khống chế trắc địa Khu vực

- Lưới khống chế đo vẽ

` Lưới khống chế mặt bằng Nhà nước được chia làm 4 hạng, từ hạng I đến hạng

IV Hạng I có độ chính xác cao nhất và được dải đều trên toàn lãnh thổ đất nước, nhằm mục đích cung cấp toạ độ đầu cấp để phát triển các cấp còn lại Lưới hạng II được chêm dày từ lưới hạng I sau đó chêm dày thêm để có lưới hạng III và IV

Lưới khống chế mặt bằng khu vực được phát triển từ các điểm của lươí khống chế Nhà nước Gồm lưới giải tích cấp 1, cấp 2 hoặc đường chuyền cấp 1, cấp 2 Lưới khống chế khu vực chêm dày từ mạng lưới khống chế Nhà nước nên có mật độ dày hơn và độ chính xác thấp hơn

Lưới khống chế đo vẽ là lưới được chêm dày từ lưới khống chế khu vực và Nhà nước Lưới này là cấp lưới khống chế cuối cùng phục vụ trực tiếp cho việc đo vẽ bản

đồ địa hình Lưới khống chế đo vẽ gồm đường chuyền kinh vĩ, lưới tam giác nhỏ, đường chuyền toàn đạc, và các điểm chêm dày bằng phương pháp giao hội

Một số chỉ tiêu cơ bản của lưới khống chế mặt bằng:

*Lưới khống chế mặt bằng Nhà nước

- Lưới tam giác nhà nước hạng I, II, III, IV:

Lưới tam giác Nhà nước hạng I, II, III, IV có các chỉ tiêu theo bảng 3-1

Bảng 3-1 Chỉ tiêu kỹ thuật các hạng lưới tam giác

66

- Lưới đường chuyền Nhà nước hạng I, II, III, IV

Lưới đường chuyền nhà nước hạng I, II, III, IV có các chỉ tiêu kỹ thuật như

trong bảng 3.2

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu của lưới đường chuyền Nhà nước hạng I, II, III, IV

2 Sai số trung phương đo góc (giây) ± 0.4 ± 1.0 ± 1.5 ± 2.0

3 Sai số trung phương đo cạnh 1:300000 1:250000 1: 200000 1:150000

4 Sai số trung phương xác định góc

* Lưới khống chế mặt bằng khu vực

- Lưới giải tích khu vực cấp 1, 2:

Lưới giải tích khu vực cấp 1, 2 có các chỉ tiêu kỹ thuật như trong bảng 3-3

Bảng 3-3 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới giải tích

Cấp 1 Cấp 2

2 Giá trị góc nhỏ nhất

- Trong chuỗi tam giác

- Chêm điểm và lưới dày đặc

300

200

300

200

3 Số tam giác tối đa trong chuỗi tam giác giữa hai cạnh khởi

4 Sai số trung phương xác định góc

5 Sai số trung phương đo góc ( giây) ± 0.7 ± 1.0 ± 1.5 ± 2.0

7 Sai số trung phương cạnh yếu nhất 1:150000 1:200000 1:120000 1:70000

8 Sai số trung bình vị trí tương hỗ giữa

67

6 Sai số trung phương tương đối cạnh khởi đầu 1:50000 1:20000

7 Sai số trung phương tương đối cạnh yếu nhất 1:20000 1:10000

- Lưới đường chuyền khu vực cấp 1, 2 có chỉ tiêu kỹ thuật theo bảng 3-4

Bảng 3-4 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới đường chuyền

Các chỉ tiêu kỹ thuật Lưới đường chuyền

Cấp 1 Cấp 2

1 Chiều dài tối đa của đường chuyền (km)

- Nối hai điểm cấp cao

- Nối hai điểm cấp cao đến điểm nút

- Nối hai điểm nút

0.350.08

3 Số cạnh tối đa trong một đường chuyền 15 15

6 Sai số khép tương đối giới hạn fS/S 1:15000 1:10000

Trong phạm vi giáo trình này sẽ giới thiệu về khái niệm và qui trình thành lập một

số dạng lưới khống chế đo vẽ

3.2 Lưới khống chế đo vẽ

Từ các điểm lưới cấp nhà nước và khu vực, phát triển mạng lưới tăng dày với

độ chính các thấp hơn, phục vụ trực tiếp cho công tác đo vẽ thành lập bản đồ gọi là lưới khống chế đo vẽ

Tuỳ vào điều kiện địa hình và hình dạng khu vực cần đo vẽ, lưới khống chế đo

vẽ có thể được thành lập theo các phương pháp sau đây:

- Lưới tam giác nhỏ

68

- Lưới đường chuyền kinh vĩ

- Lưới giao hội bằng máy toàn đạc điện tử

3.2.1 Lưới tam giác nhỏ

Lưới tam giác nhỏ gồm một hệ thống các điểm trên mặt đất được bố trí thành các hình tam giác nối tiếp nhau

Lưới tam giác nhỏ có các dạng hình cơ bản là: Đa giác trung tâm, chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa

Quá trình thành lập lưới tam giác nhỏ qua các giai đoạn sau: Thiết kế, chọn điểm, đo đạc và tính toán

Khi thiết kế chọn điểm phải lưu ý các yêu cầu sau:

+ Các điểm phân bố đều trong khu vực đo

+ Các cạnh tam giác gần bằng nhau, góc phải lớn hơn 300 và nhỏ hơn 1200

+ Các điểm phải được bố trí ở nơi đất đá ổn định, địa thế có lợi cho việc bao quát địa hình xung quanh

+ Tại mỗi điểm phải có đường ngắm thông suốt đến các điểm lân cận

Việc đo góc bằng hay đo cạnh phụ thuộc vào máy móc hiện có của đơn vị Khi

đo góc bằng, số vòng đo phụ thuộc vào loại máy kinh vĩ và độ chính xác yêu cầu

Khi thành lập lưới tam giác phải biết độ dài một cạnh đầu tiên, cạnh đó có thể

đã biết hoặc phải đo Đây là cạnh khởi tính yêu cầu được xác định với độ chính xác cao

a Lưới đa giác trung tâm

b Chuỗi tam giác

69

Trong lưới tam giác, biết góc phương vị và độ dài một cạnh, đo các góc trong tam giác ta sẽ tính được góc phương vị và độ dài cạnh khác, hoặc biết góc phương vị,

đo các cạnh của lưới sẽ tính được các góc trong tam giác và phương vị các cạnh

3.2.2 Lưới đường chuyền kinh vĩ

Đường chuyền kinh vĩ là một tập hợp điểm bố trí trên khu vực đo vẽ tạo với nhau những đường gãy khúc liên tục

Tuỳ thuộc vào khả năng đo nối với các điểm khống chế cơ sở, hình dáng khu vực đo vẽ và độ chính xác yêu cầu ta có thể thành lập đường chuyền kinh vĩ theo các dạng sau đây:

- Đường chuyền khép kín:

Hình 3-3 Đường chuyền kinh vĩ khép kín

Đường chuyền kinh vĩ khép kín được phát triển từ điểm khống chế cấp cao A

đã biết toạ độ và góc phương vị cạnh AB, phát triển lưới trong khu vực đo vẽ thành một đường kín rồi lại trở về chính mốc đó

- Đường chuyền phù hợp:

Hình 3-4 Đường chuyền kinh vĩ phù hợp

Đường chuyền kinh vĩ phù hợp được phát triển từ điểm cấp cao B, và một cạnh gốc AB, phát triển lưới đường chuyền vào trong khu vực đo vẽ, cuối cùng khép về một điểm cấp cao khác là C và một cạnh gốc khác CD

- Đường chuyền treo:

Hình 3-5 Đường chuyền kinh vĩ treo

Đường chuyền treo được phát triển từ những điểm khống chế cấp cao, bố trí các điểm đường chuyền trong khu vực đo, và cuối cùng không nối với điểm cấp cao nào

Cũng tương tự như lưới tam giác nhỏ, toàn bộ quá trình xây dựng lưới đối với đường chuyền kinh vĩ chia làm 3 giai đoạn: thiết kế, chọn điểm, đo đạc và tính toán

70

* Thiết kế đường chuyền

Căn cứ vào những điểm cần đo vẽ và những điểm khống chế cấp cao hơn có trong khu vực để bố trí các điểm của đường chuyền sao cho chúng phân bố được đều trong khu đo, khống chế được hết địa hình cần đo, đơn giản cho việc tính toán, thuận lợi cho việc đo đạc

* Chọn điểm chôn mốc

Sau khi thiết kế xong tiến hành chọn điểm chôn mốc đường chuyền ngoài thực địa, các điểm được chọn có thể bị xê dịch vị trí so với thiết kế chút ít để đảm bảo sao cho nơi chôn mốc có điều kiện địa chất ổn định, thuận tiện cho việc đi lại và đo ngắm, giữ được lâu, một điểm phải nhìn thấy hai điểm liền kề với nó

Các điểm được đánh dấu bằng mốc, tuỳ theo thời gian sử dụng mà mốc có thể dùng là mốc cố định, mốc làm bằng bê tông có lõi sắt làm tâm mốc hay mốc tạm thời làm bằng gỗ, trên đầu cọc có đóng đinh làm tâm mốc

* Đo đường chuyền kinh vĩ

Sau khi đã hoàn thành việc bố trí các mốc của đường chuyền kinh vĩ, ta tiến hành đo góc bằng, góc đứng và chiều dài các cạnh của đường chuyền

- Đo góc :

Đo góc bằng là đo tất cả các góc bằng của một phía của đường chuyền (trái hoặc phải) Ngoài ra phải đo góc bằng nối đường chuyền với các điểm cấp cao

Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác của đường chuyền mà chọn máy và dụng cụ

đo, số lần đo, phương pháp đo góc cho phù hợp

Sai số khép góc trong đường chuyền phù hợp hoặc trong đường chuyền khép kín không quá: f cf = ± 1,5.t n ; n là số góc của đường chuyền; t là độ chính xác của máy Sai số khép của đường chuyền treo được tính cho từng góc với điều kiện: f cf = 2t

Sau khi đo xong góc bằng người ta đo góc đứng của cạnh đường chuyền Tuỳ thuộc vào yêu cầu về độ chính xác mà chọn số lần đo góc đứng cho phù hợp

- Đo chiều dài:

Tuỳ theo điều kiện cụ thể có thể đo cạnh đường chuyền bằng thước chính xác hay bằng máy toàn đạc điện tử Chiều dài cạnh khi đo bằng thước thép phải đo đi và

đo về, sự chênh lệch giữa hai lần đo của một cạnh phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của bản đồ cần lập

Nếu cạnh có độ dốc lớn phải đo góc nghiêng để tính chuyển thành chiều dài nằm ngang Tất cả các số liệu đo đạc phải được ghi chép đầy đủ vào sổ theo mẫu đã quy định, các hạn sai quy định phải bảo đảm, không tẩy xóa và phải kiểm tra chặt chẽ

* Tính toán bình sai đường chuyền

Trước khi tính toán bình sai, các số liệu ghi chép ngoài thực địa phải được kiểm tra cẩn thận Tính giá trị trung bình của các góc và các cạnh, vẽ sơ đồ lưới đường chuyền, trên sơ đồ ghi tên điểm, góc đo và cạnh đo Khi xét thấy không còn sai sót và đảm bảo yêu cầu của quy phạm mới được tính toán bình sai

71

Mục đích cuối cùng của việc tính toán đường chuyền là tìm ra toạ độ chính xác của các điểm cần xác định trong đường chuyền Do kết quả đo còn tồn tại sai số, nên trước khi tính toạ độ chính thức cần tìm cách phát hiện sai số sau đó tính toán hiệu chỉnh kết quả đo để các đại lượng thoả mãn điều kiện toán học Công việc đó gọi là bình sai đường chuyền Đối với mạng lưới có độ chính xác cao cần sử dụng các phương pháp bình sai chặt chẽ Đối với lưới yêu cầu độ chính xác không cao chỉ dùng phương pháp bình sai gần đúng Sau đây giới thiệu phương pháp bình sai gần đúng đường chuyền kinh vĩ

- Tính sai số khép góc và góc đo sau hiệu chỉnh

Vì các góc đo có sai số, nên các giá trị góc đo được còn có sai số, chưa đúng với trị thực của nó

+ Tính sai số khép góc đo: f  

ββ

Lấy (n+2) khi đo các góc ngoài của đường chuyền khép kín;

Lấy (n-2) khi đo các góc trong của đường chuyền khép kín

- Đường chuyền phù hợp:

+ Nếu ta đo góc trái của đường chuyền:

d C n

1

i lt

n.180α

1

i lt

n.180α

đ - góc định hướng cạnh đầu của đường chuyền;

c - góc định hướng cạnh cuối của đường chuyền

+ Tính sai số khép giới hạn

n1,5.t

fCf

72

Trong đó: n: là số góc đo, t: độ chính xác của máy

So sánh sai số khép góc và sai số khép góc cho phép, nếu f <

cf

β

f thì tiến hành phân phối sai số khép góc

Lưu ý: riêng đối với đường chuyền treo ta tính sai số khép góc của đường chuyền thông qua việc đo cả góc phải, góc trái của đường chuyền tại mỗi điểm theo công thức:

f i = i Trái + i Phải - 3600 (3-5)

f i : Sai số đo góc tại điểm i của đường chuyền

i Trái : Góc bên trái tại điểm i của đường chuyền

i Phải : Góc bên phải tại điểm i của đường chuyền

Sai số khép góc cho phép của đường chuyền treo được tính cho từng góc đo với điều kiện: f 2.t

Vβ

- Tính góc định hướng của các cạnh

0 T/P

Trong đó: Si là chiều dài ngang của cạnh thứ i

Li là chiều dài nghiêng của cạnh thứ i

Vi là góc nghiêng của cạnh i Chú ý: nếu ta dùng phương pháp đo trực tiếp chiều dài bằng thì không phải thực hiện bước tính này

- Tính các gia số toạ độ các cạnh của đường chuyền

i

i.CosαS

ΔXi 

i

i.SinαS

- Tính sai số khép toạ độ:

73

Số gia toạ độ được tính bởi 2 yếu tố là chiều dài S và góc  Góc  tính qua góc

 đo đã được điều chỉnh hết sai số, nhưng còn các cạnh đo cũng có sai số nên gia số toạ độ tính được cũng có sai số nên phải bình sai

+ Tính sai số khép toạ độ theo công thức:



(3-11) Trong đó:

XC là toạ độ X của điểm cuối đường chuyền

Xđ là toạ độ X của điểm đầu đường chuyền

YC là toạ độ Y của điểm cuối đường chuyền

Yđ là toạ độ Y của điểm đầu đường chuyền

Đối với đường chuyền treo ta chỉ tính số gia toạ độ theo 2 chiều đo thuận và nghịch, rồi lấy trung bình chứ không tính sai số khép toạ độ fX, fY

Để tính fX, fY sau khi tính các gia số toạ độ người ta phải xét dấu cho nó

cfT

1, nếu

 thì ta được phép điều chỉnh (TCf tuỳ theo yêu cầu độ chính xác đo vẽ)

+ Phân phối sai số khép toạ độ:

VXi =

-i

.S[S]

fX ; V

Yi =

-i

.S[S]

fY (3-13) + Tính gia số toạ độ sau hiệu chỉnh:

i

X i

ΔX'   ;

i Y i

Bảng 3-4 Bình sai và tính tọa độ điểm đường chuyền kinh vĩ khép kín

Cách tính bảng như sau :

+ Cột 1 : Ghi tên các điểm của đường chuyền kinh vĩ, các điểm cách nhau một

dòng để ghi chiều dài ở giữa hai điểm

+ Cột 2 : Ghi giá trị góc đo, phía trên của góc ghi số hiệu chỉnh V

Trong bài tính này :

f t = n

1

đo - n1

lý thuyết = 539058'30'' - 540000'00'' = -1'30'' = -90'' Tính sai số khép góc giới hạn bằng công thức :

f gh = ± 1,5.30" n = ± 45" 5 = ± 101'' ở đây : f t < f GH

Và ta được quyền hiệu chỉnh : V = +18''

+ Cột 3 : Ghi góc ' là góc đo đã được hiệu chỉnh

+ Cột 4 : Ghi giá trị góc định hướng của các cạnh

Bắt đầu từ góc phương vị β AB được giải ngược từ toạ độ hai điểm A và B bằng

109022'06'' và góc nối AB1 = 95006'24'', tính chuyền β cho cạnh đầu của đường

chuyền Vì góc nối phải nên ta dùng công thức:

B1 = AB - AB1 + 1800

B1 =109022'06'' - 95006'24'' + 1800 = 24028'30''

Từ góc định hướng của cạnh đầu B1 ta chuyền góc định hướng cho các cạnh

của đường chuyền bằng các góc ngang đã hiệu chỉnh

+ Cột 5 : Ghi chiều dài cạnh đo, ghi ngang với góc định hướng Dòng cuối cùng

ghi tổng chiều dài ∑ S

+ Cột 6 và 7 : Tính sai số khép vị trí điểm do ảnh hưởng của chiều dài là fs ở

đây :

fs= ± f X2  f Y2. = ± (0,063)2 (0,085)2 = ± 0,11 m

1 005 579

11

0 



S

f S

Ta thấy fS/[S] < 1/T nên tiến hành tính số hiệu chỉnh toạ độ

+ Cột 8 và 9: Ghi giá trị số gia toạ độ hiệu chỉnh

+ Cột 10 và 11: Ghi giá trị toạ độ của các điểm thuộc đường chuyền

3.2.3 Giao hội bằng toàn đạc điện tử

a Đo giao hội góc nghịch bằng toàn đạc điện tử

Nội dung: Phương pháp giao hội góc nghịch là biết toạ độ của ba điểm T1, T2, T3 đặt máy

tại điểm P đo góc β1, β2 sẽ tính được toạ độ của điểm P (hình 3-6)

Hình 3-6 Sơ đồ giao hội góc nghịch

Để giải bài toán này có nhiều cách khác nhau Nhưng trong máy toàn đạc điện tử thường dùng phương pháp Dalambe Gọi α1,α2, α3 là các góc phương vị của các cạnh PT1,

PT2, PT3 và β1, β2 là các góc giao hội đo bằng máy toàn đạc điện tử Toạ độ điểm T1(X1,

Y1), T2(X2, Y2), T3(X3,Y3) đã biết, điểm trạm máy P(XP, YP) là điểm chưa biết toạ độ cần xác định Góc hợp bởi hướng PT2 và hướng nằm ngang HH//OY là Q

)(

2 1 3

3

1 1 2

2

1 1

tg x x y y

tg x x y y

p p

p p

(3-16)

Áp dụng công thức lượng giác:

tg(α1+β1) =

1 1

1 1 1

1

1 1

cot

1

tg tg tg

1

2 1

cot

1

) ( ).

( 1

) ( ) (

tg tg tg

y2cotgβ1 - y2tgα1 - yPcotgβ1 - yPtgα1 = x2tgα1cotgβ1 + x2 - xtgα1cotgβ1 - xP

y3cotgβ2 - y3tgα1 - yPcotgβ2 - yPtgα2 = x3tgα1cotgβ2 + x3 - xtgα1cotgβ2 - xP Lấy hiệu của hai phương trình trên ta có:

y3cotgβ2 - y2tgα1 - yPcotgβ2 - yPcotgβ1 - y3tgα1 = x3tgα1cotgβ2 - x2tgα1cotgβ1 - xtgα1cotgβ2 + xtgα1cotgβ1 + x3 - x2

Từ (3-16) suy ra yP = y1 - (x1 - xP).tgα và thay vào ta được:

 2 1 1  1 3 2  3 2

2 3 2 3

1 1 1

2

cotcot

cotcot

y y g

x x g x x

x x g

y y g y y

α2 =α1 + β1 ; α3 =α1 + β2 (3-20) Thay (3-20) và (3-19) vào (3-16):

H P

T

T 21

3 1 3 3 1 1

3 1

3 1 1 3 1 3

y y tg

x x x x

tg tg

y y tg

x x x x

3 3 3

)(

)(





tg x x y y

tg x x y y

P P

P P

Mặt khác: tgα2 =

x x

y y

cot)(

cot)(

)(

cot)(

cot)(

3 1 2 2

3 1 1

2

3 1 2 2

3 1 1

2

y y g

x x g x

x

x x g

y y g

y y

)(

)(

)(

)(

)(

1 3 2

3 1 2

1 3 2 3 1 2

y y y

y y y

x x x

x x x

(3-25) Thay (3-24) vào (3-25) và biến đổi tiếp:

N = (y2 - y1)(cotgβ1 - cotgQ) - (x2 - x1)(1+cotgβ1.cotgQ)

N = (y3 – y2)(cotgβ2 - cotgQ) - (x3 - x1)(1+cotgβ2.cotgQ)

Ta tính được số gia toạ độ XP, YP và toạ độ điểm giao hội nghịch XP, YP

theo các công thức sau:

Q g

x

y

Q a

b Đo giao hội cạnh bằng toàn đạc điện tử

Nội dung Giả sử có hai điểm T1, T2 đã biết toạ độ Đặt gương tại hai điểm T1,

T2, đặt máy tại điểm cần xác định tọa độ P Các toạ độ X1, Y1 và X2, Y2 có thể nhập vào máy từ bàn phím hoặc gọi ra từ bộ nhớ của máy Số liệu đo là giá trị chiều dài S1,

S2 Bản chất của chương trình xác định toạ độ theo phương pháp giao hội cạnh trong

máy toàn đạc điện tử là áp dụng các công thức sau:

- Tính góc phương vị gốc:

1 2

1 2

X X

Y Y arctg

2bs

s s

b  

; β2 = arccos

2

2 1 2 2 2

2bs

s s

2 2

1

1 1 1 1 1

Chương 4 LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 4.1 Khái niệm

Lưới khống chế độ cao là tập hợp các điểm được bố trí trên mặt đất Mục đích của việc thành lập lưới này là để xác định độ cao khi thành lập bản đồ Ngoài ra, lưới khống chế độ cao còn giữ vai trò khoa học rất lớn trong việc nghiên cứu sự biến động của lục địa và biến dạng các công trình

Lưới khống chế độ cao được chia thành 2 loại:

+ Lưới khống chế độ cao cấp Nhà nước + Lưới khống chế độ cao cấp Kỹ thuật Lưới khống chế độ cao Nhà nước là mạng lưới thuỷ chuẩn thống nhất toàn quốc Theo nguyên tắc xây dựng từ toàn diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp, lưới khống chế độ cao nhà nước được xây dựng theo tuần tự 4 cấp: I,II, III, IV

Lưới cấp I và cấp II được bố trí rải đều trên phạm vi lãnh thổ Ngoài mục đích làm cơ sở cho lưới độ cao cấp thấp hơn, lưới khống chế độ cao cấp I, II còn đáp ứng được yêu cầu công tác nghiên cứu khoa học về hình dạng trái đất và sự dịch chuyển của mặt đất

Do mật độ điểm lưới khống chế cấp Nhà nước quá thưa, để phục vụ trực tiếp công tác đo vẽ thành lập bản đồ người ta phải thành lập lưới độ cao kỹ thuật Cơ sở để phát triển lưới độ cao kỹ thuật là các điểm thuộc lưới khống chế độ cao Nhà nước

Lưới khống chế độ cao kỹ thuật là lưới cơ sở về độ cao nhằm dẫn độ cao từ các điểm khống chế độ cao Nhà nước về các điểm của lưới khống chế đo vẽ

Lưới khống chế độ cao kỹ thuật được bố trí thành nhiều tuyến nối các điểm khống chế Nhà nước với các điểm khống chế đo vẽ và tạo thành các đồ hình khép kín, phù hợp, hay dạng treo

Đường chuyền phù hợp

Đường chuyền treo

Thông thường xác định đồng thời toạ độ (X, Y) và độ cao (H) của các điểm trong các lưới đường chuyền kỹ thuật

4.2 Lưới khống chế độ cao kỹ thuật

Để thành lập lưới độ cao kỹ thuật, tương tự như lưới khống chế mặt bằng cũng phải trải qua các bước: Thiết kế, chọn điểm, đo đạc và tính toán

4.2.1 Thiết kế, chọn điểm

Khi thiết kế chọn điểm độ cao nên lưu ý các điểm sau:

- Các điểm nên chọn dọc theo các công trình giao thông lớn như đường quốc lộ, đường sắt,…

- Các điểm đặt ở nơi ít gặp chướng ngại vật, tránh vượt sông và là nơi có nền đất đá ổn định

- Tận dụng triệt để các điểm khống chế cấp cao và đo nối đường chuyền độ cao với các điểm cấp cao đó

4.2.2 Công tác đo đạc

Để đo lưới khống chế độ cao kỹ thuật có thể dùng phương pháp thuỷ chuẩn hình học để đo ở nơi có địa hình bằng phẳng hoặc có độ dốc nhỏ, còn những nơi có độ dốc lớn thì dùng phương pháp đo cao lượng giác

Nguyên lý và phương pháp đo đã trình bày ở chương 2 mục 2.3, ở đây chỉ nêu một số điểm lưu ý khi đo lưới bằng thuỷ chuẩn hình học và lượng giác

a Đo lưới bằng thuỷ chuẩn hình học

Máy thuỷ bình sử dụng trong đo lưới khống chế đo cao kỹ thuật có độ phóng đại của ống kính Vx ≥ 20x, độ nhạy của ống thuỷ 45”/2mm

Mia dùng để đo thuỷ chuẩn kỹ thuật là mia gỗ hay mia nhôm 1 mặt hoặc 2 mặt, nếu dùng mia 1 mặt thì đọc số trên mia sau rồi đọc số trên mia trước theo 3 dây chỉ T,

D, G Sau đó thay đổi chiều cao máy để đọc số đọc trên mia trước, rồi đọc số đọc trên mia sau Nếu dùng mia hai mặt thì đọc theo trình tự S-T-T-S

Sự chênh lệch giữa hai giá trị chênh cao tính theo hai mặt mia hoặc hai chiều cao máy phải nhỏ hơn hoặc bằng 5mm

Khoảng cách từ máy đến hai mia phải gần bằng nhau trung bình là 120m, kết quả đo phải được ghi vào sổ theo mẫu quy định, sau mỗi trạm đo phải tiến hành tính

Hình 4-1 Các dạng lưới khống chế độ cao

Đường chuyền khép kín

chênh cao trung bình, sau khi đo xong phải tính sơ bộ sai số khép về độ cao của tuyến

đo

b Đo lưới khống chế độ cao kỹ thuật bằng phương pháp đo cao lượng giác

Phương pháp thành lập lưới khống chế độ cao bằng thuỷ chuẩn lượng giác thì việc đo đạc dựa trên nguyên lý của đo cao lượng giác

Khi thành lập lưới khống chế độ cao bằng thuỷ chuẩn lượng giác cần chú ý đến một số giải pháp và yêu cầu kỹ thuật như sau:

- Đồ hình lưới nên bố trí dạng khép kín hoặc phù hợp

- Khi đo góc đứng phải tiến hành đo đi đo và đo về trên từng cạnh

- Góc đứng V phải được đo 2 lần ở hai vị trí bàn độ, giá trị chênh lệch tính theo hai vị trí bàn độ phải nhỏ hơn hoặc bằng  45”

- Chiều cao máy và chiều cao tiêu phải được đo bằng thước thép chính xác và đọc số chính xác đến mm

S - là tổng chiều dài của tuyến đo

n - là số cạnh đo chênh cao trong tuyến

4.2.3 Tính toán bình sai lưới khống chế độ cao kỹ thuật

Có rất nhiều phương pháp bình sai lưới độ cao khác nhau, nhưng ở đây chỉ nghiên cứu phương pháp bình sai trực tiếp bao gồm các bước như sau:

Bước 1: Tính sai số khép độ cao: fh(t)

- Đối với đường chuyền khép kín: fh(t) = h

n



1 (4-3)

- Đối với đường chuyền phù hợp: fh(t) = h

n



1

n



1

đo về (4-5) Trong đó: h

HC là độ cao của điểm cuối

HD là độ cao của điểm đầu

Bước 2: Tính sai số khép độ cao cho phép: fh(cf)

fh(cf)=  50 L (mm) (4-6) Trong đó: L là số km của đường chuyền

Sau khi tính được fh(cf), ta đem so sánh với fh(t) nếu fh(t)  fh(cf) thì mới tiến hành bình sai

Bước 3: Tính số hiệu chỉnh độ cao:

Vh(i) =  

t hS S

f

 (4-7) Chênh cao hiệu chỉnh: h i' h i V h i

Sau khi hiệu chỉnh xong cần kiểm tra:

0

1 ' 



n i

56,225m66,150m

60,22m

fh (gh) = ± 50 0,3235 =  28,44 mm

- Tính độ cao cho các điểm của đường chuyền

Bình sai và tính độ cao điểm được xác định trong bảng 4-1

Bảng 4-1 Bình sai tính toán lưới độ cao A-I-II-III-IV-B

Chênh cao bình sai Độ cao điểm

- Phương pháp đo vẽ bằng máy kinh vĩ quang học

- Phương pháp đo vẽ bằng máy toàn đạc quang học

- Phương pháp đo vẽ bằng máy bàn đạc

- Phương pháp đo vẽ bằng la bàn

- Phương pháp đo vẽ bằng máy toàn đạc điện tử

- Phương pháp đo vẽ bằng chụp ảnh hàng không hoặc chụp ảnh mặt đất, …

5.2 ĐO VẼ BẢN ĐỒ

5.2.1 Đo vẽ địa hình bằng máy kinh vĩ quang học

a Dụng cụ đo

Để đo vẽ địa hình bằng máy kinh vĩ quang học thì dụng cụ đo bao gồm:

- Máy kinh vĩ quang học: 3T5KII, Theo 10A,…

- Mia thị cự: Được dùng là mia gỗ hoặc mia nhôm

- Thước thép chính xác để đo chiều cao máy

- Sào tiêu

Máy và mia trước khi đo phải được kiểm nghiệm theo đúng quy định

Ngoài các dụng cụ trên thì để đo vẽ bản đồ địa hình ngoài thực địa ta cần có thêm các dụng cụ sau:

- Sổ đo chi tiết

- Bàn vẽ đã được dán giấy, kẻ lưới toạ độ và triển các điểm khống chế đo vẽ

- Thước đo độ, kim hoặc kim nhỏ

- Thước kẻ, bút chì, tẩy

- Máy tính cá nhân

b Phương pháp đo vẽ chi tiết bằng máy kinh vĩ quang học

Có nhiều phương pháp để xác định vị trí của các điểm chi tiết nhưng phổ biến nhất là phương pháp toạ độ cực, nội dung của phương pháp như sau:

Đặt máy kinh vĩ tại một điểm khống chế đã được bố trí ngắm về một điểm khống chế khác để định hướng ( đặt chỉ số bàn độ ngang về 00 00’ 00”)

* Cách đo: Giả sử cần xác định điểm chi tiết 1, đem máy kinh vĩ đến đặt tại

điểm khống chế đo vẽ A sau đó quay máy ngắm về mia của người dựng tại B để định hướng

Sau khi để dây chỉ đứng của màn dây chữ thập trong ống kính trùng với mia, người đứng máy điều chỉnh cho số đọc trên bàn độ nằm về giá trị 00 00’00”, công việc

này gọi là định hướng đầu

Để xác định điểm chi tiết 1(hình 5-1) người đứng máy quay máy sang ngắm mia của người dựng tại điểm 1 Sau khi ngắm được chính xác mia, người đứng máy đọc số phân khoảng trên mia (Kn), góc bằng i, góc đứng Vi, đọc chiều cao mia theo dây chỉ giữa của màn dây chữ thập là t

Căn cứ vào các số đọc tính được các yếu tố để xác định vị trí và độ cao của điểm chi tiết 1 là:

- Góc bằng kẹp giữa hướng đầu và hướng đến điểm 1 là:

Bảng 5-1 Mẫu sổ đo chi tiết bằng máy kinh vĩ quang học

Trạm đo: A Độ cao điểm trạm đo: H = 9.345m Điểm định hướng: B Chiều cao máy: im = 1.450m

Hình 5-1 Phương pháp đo chi tiết bằng tọa độ cực

L (m)

Số đọc chỉ giữa t

Góc đứng V

K/c ngang

S (m)

Chênh cao h (m)

Độ cao H(m)

Ghi chú

Giữa các điểm mia Từ máy đến mia

Đo địa mạo Đo địa vật 1/500

5.2.2 Các phương pháp đi mia

Để đảm bảo độ chính xác của bản đồ địa hình ngoài việc xác định vị trí của điểm chi tiết cần phải biết cách đặt mia cho phù hợp Vị trí của điểm mia phải là những điểm đặc trưng của địa hình và địa vật

a Đi mia khi đo vẽ địa vật

Nếu địa vật có dạng hình vuông hay hình chữ nhật thì dựng mia tại 3 góc là đủ

ví dụ như: Vùng dân cư, nhà máy, xí nghiệp,…

Nếu đường bao là đường cong bất kỳ hay gấp khúc, thì dựng mia liên tục đối với đường cong, còn đường gấp khúc thì dựng mia tại những điểm gấp khúc

Nếu địa vật có dạng chạy dài: Nếu đủ để vẽ hai nét thì ta phải dựng mia so le, nếu chỉ vẽ được một nét thì dựng mia tại tim của nó

Nếu những diểm địa vật nhỏ như: cột mốc, cây, cột điện,… phải dựng mia sát vào tâm của địa vật đó để đo

b Đi mia khi đo vẽ địa mạo

Tuỳ theo địa hình mà có các phương pháp đi mia như sau:

- Phương pháp hướng tâm

Người đi mia đi từ xa tới gần và có xu hướng về phía máy

- Phương pháp ly tâm

Người đi mia bắt đầu đi từ gần máy và xa dần ra phía ngoài

- Phương pháp đi mia theo đường đồng mức

- Thao tác: Dùng hồ loảng phết lên bàn vẽ, dùng thước nhựa mỏng gạt nhiều lần cho hồ không bị vón, đọng Giấy vẽ phải nhúng vào nước, hong ngoài gió cho ráo nước khi nào thấy giấy chỉ hơi ẩm thì đem dán lên bàn vẽ Đặt nhẹ tờ giấy rồi vuốt cho thật phẳng, phần thừa gập lại phía sau để giữ cho giấy ít bị co giãn

* Kẻ lưới toạ độ

Máy đo

Máy đo

Quy định mỗi ô có kích thước: 10 cm x 10 cm, để kẻ lưới toạ độ có thể dùng thước kẻ mm, compa hoặc dùng thước chuyên dùng Drôbưsep

Cách thông thường dùng thước thẳng và compa làm như sau:

Dựng 1 hình chữ nhật hoặc hình vuông, kẻ 2 đường chéo giao nhau sau đó trên các cạnh của hình chữ nhật đặt các đoạn 10cm nối các điểm đối diện với nhau tương ứng trên 2 cạnh ta sẽ được 1 lưới ô vuông

Sau khi dựng xong lưới, phải kiểm tra kích thước của 2 đường chéo chênh lệch không được quá  0.1 mm và lưới toạ độ sẽ có dạng như hình 5-2

Hình 5-2 Kẻ khung lưới tọa độ

b Đưa điểm khống chế lên bản vẽ

Sau khi đo đạc và tính toán được toạ độ của điểm khống chế ta đưa các điểm khống chế lên bản vẽ bằng phương pháp dóng hướng vuông góc

2

50 minmaxmin

X M X

Y M Y



Sau khi tính được XG và YG cần làm tròn theo tỷ lệ bản đồ, ví dụ:

- Bản đồ tỷ lệ 1/1000: XG = 1.538m thì chọn gốc là XG = 1.500m

- Bản đồ tỷ lệ 1/500: XG = 1.538m thì chọn gốc là XG = 1.540m

* Đưa các điểm khống chế lên bản vẽ

Đầu tiên phải biết được điểm đó nằm ở ô nào của lưới toạ độ, dựa vào toạ độ của nó Sau đó dùng phương pháp dóng hướng vuông góc sẽ được các điểm khống chế

Tỷ lệ 1:1000

0 80

0 70

0 60

0 50

0

50

0

Ví dụ:

A ( 450.000; 250.000);

B ( 650.000; 350.000)

c Vẽ điểm chi tiết lên bản vẽ

Có thể vẽ điểm chi tiết trực tiếp bằng

thước đo độ, thước mm, compass Giả sử cần đo

vẽ chi tiết điểm 1 của một trạm đo A định hướng

về điểm B

Cách vẽ: Đặt tâm của thước đo độ trùng

với điểm A (điểm A trên bản vẽ tương ứng với

điểm A ở ngoài thực địa) Đặt cạnh của thước trùng với trùng với vạch 00 của thước

đo độ, dựa vào chiều dài và góc, độ cao sẽ xác định được điểm chi tiết 1 Để ghi độ cao của điểm 1 thì dấu chấm của điểm 1, khi đo vẽ phải đo theo đúng hướng Bắc

d Thanh vẽ bản đồ

Sau khi đã đo vẽ xong bản đồ nghĩa là thể hiện đầy đủ các nội dung cần đo vẽ thì thanh vẽ bản đồ là khâu cuối cùng để hoàn thiện tờ bản đồ Dùng các ký hiệu để biều diễn địa vật và địa hình và có thể dùng màu, mực để thể hiện

5.3 Đo vẽ mặt cắt

5.3.1 Mục đích và các loại mặt cắt địa hình

- Mục đích của việc đo vẽ mặt cắt địa hình là xác định bề mặt của địa hình

tuyến như giao thông, thuỷ lợi, địa chất, tính khối lượng đào đắp…

- Mặt cắt địa hình bao gồm hai loại:

+ Mặt cắt dọc: Là mặt cắt được vẽ theo dọc tim của công trình

+ Mặt cắt ngang: Là mắt cắt được vẽ theo hướng vuông góc với mặt cắt dọc

5.3.2 Đo vẽ mặt cắt dọc địa hình

a Bố trí mặt cắt

- Mặt cắt được bố trí dọc theo tim của công trình, các cọc cách nhau 100m theo chiều dọc công trình gọi là cọc 100m, đây là các cọc chính trên mặt cắt Còn 1km đánh dấu 1 cọc gọi là cọc 1km

- Ngoài ra ở những nơi có địa hình thay đổi ta đánh dấu các cọc phụ và ở những

vị trí đổi hướng của công trình thì đánh dấu các cọc đỉnh góc ngoặt

*Cách bố trí:

Đặt máy kinh vĩ ở điểm đầu C0-0, ngắm về sào tiêu ở đỉnh góc ngoặt để định hướng Sau đó dùng thước thép chính xác hoặc máy toàn đạc điện tử để đặt các cọc 100m, cọc 100m đầu tiên ký hiệu là C0-1, cọc thứ 2 là C0-2, … và cọc km đầu tiên ký hiệu là C1-0, cọc thứ 2 là C2-0,… Còn tại các điểm có địa hình thay đổi thì đóng thêm cọc phụ và đo khoảng cách giữa nó với cọc chính đồng thời ghi số liệu lên đầu cọc, ví

dụ ghi C0-0 + 50 có nghĩa là cọc này cách cọc xuất phát là 50m

b Đo mặt cắt

Cần tiến hành đo đạc với các nội dung sau:

- Đo chiều dài giữa các cọc (công việc này được tiến hành luôn trong lúc bố trí cọc

- Đo các góc ngoặt: 

- Đo độ cao: đây là công việc chính của việc đo vẽ mặt cắt địa hình, phương pháp đo cao được áp dụng là phương pháp đo cao hình học từ giữa (giữa hai cọc 100m người ta đặt một trạm máy) Có thể sử dụng mia hai mặt theo trình tự đo: S-T-T-S và

đo đi đo về hoặc dùng mia một mặt thì phải thay đổi chiều cao máy

Độ chính xác của việc đo đạc tuỳ thuộc vào yêu cầu của công trình, thông thường thấp nhất là bằng chỉ tiêu kỹ thuật

  i

H (5-6) Khi tính toán độ cao cho các cọc phụ ta làm như sau:

Theo hình 5-5: H C H ng b

 5 0 0

5.3.3 Đo vẽ mặt cắt ngang địa hình

Để xác định khối lượng đào đắp công trình thì ngoài việc thành lập các mặt cắt dọc ta phải tiến hành lập các mặt cắt ngang

Số lượng mặt cắt ngang phụ thuộc vào sự lồi lõm của địa hình, vì vậy mặt cắt ngang được bố trí tại những điểm có địa hình thay đổi Tại những điểm cần bố trí mặt cắt ngang ta dựng các đường vuông góc với mặt cắt dọc vuông góc với trục chính công trình), có độ rộng tuỳ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của công trình, thông thường từ 25m trở lên

Trên tuyến cắt ngang đóng các cọc tạm thời về hai phía trái và phải ở những điểm địa hình thay đổi

Trục chính

C 0-0

Hình 5-7 Đo vẽ mặt cắt ngang địa hình

5.4 Ứng dụng bản đồ địa hình

5.4.1 Sử dụng bản đồ địa hình ngoài trời

Việc nghiên cứu sử dụng bản đồ địa hình trong công tác điều tra cơ bản thiết kế

và thi công các công trình là một khâu quan trọng đối với các cán bộ thuộc các ngành Bản đồ địa hình được sử dụng rộng rãi trong công tác điều tra, qui hoạch, thiết kế

và thi công các công trình Ngoài ra còn để đối chiếu các yếu tố ngoài thực tế và trên thiết kế , công việc đó gọi là đọc bản đồ địa hình

Để đọc được bản đồ địa hình, ta phải đặt bản đồ đúng hướng, gọi là định hướng bản đồ Khi định hướng đúng mới dễ dàng xác định được những vị trí cần biết

a Định hướng bản đồ theo địa vật

Đối với khu vực có nhiều địa vật rõ nét đã được biểu thị trên bản đồ ta định hướng như sau: Trước tiên phải xác định chính xác vị trí đang đứng của mình Ví dụ: (Trên hình 5-8, điểm đứng là đỉnh đồi A, sau đó đặt tờ bản đồ nằm ngang và xoay nó sao cho hướng đã chọn trên bản đồ trùng với hướng tương ứng trên thực địa Cuối cùng kiểm tra các hướng tới các địa vật khác như cột điện C, cây độc lập D, )

b Định hướng bản đồ bằng địa bàn

Đối với những vùng ẩn khuất (trong rừng, ngoài biển) thường dùng địa bàn để định hướng bản đồ Ở trên địa bàn vạch 0-0 (hay vạch N-S) chính là trục Bắc Nam, hoặc hướng đường sức từ trường là trục của kim nam châm Nếu là địa bàn hình vuông thì mép ngoài của hộp song song với vạch 0-0

- Định hướng theo kinh tuyến từ

Thông thường trên bản đồ địa hình dựa vào số liệu đo độ lệch từ của khu đo vẽ người ta đã biểu thị kinh tuyến bằng một nét đứt ký hiệu là P’P (hình 5-10) Vì thế để định hướng bản đồ, trước tiên ta đặt vạch 0- 0 của địa bàn trùng với hướng P’P, sau đó xoay tờ bản đồ cho đến khi kim địa bàn chỉ đúng vạch 0-0 là được

- Định hướng theo kinh tuyến thực

Kinh tuyến thực được biểu thị trên bản đồ là khung phía Đông và phía Tây Ngoài ra độ lệch từ  (góc hợp bởi kinh tuyến từ và kinh tuyến thực, có trị số dương khi lệch về hướng Đông và có trị số âm khi lệch về hướng Tây) cũng được ghi rõ trên biểu đồ định hướng ở phía dưới tờ bản đồ Vì thế, để định hướng bản đồ, đặt địa bàn sao cho vạch 0-0 (hoặc mép ngoài của địa bàn hình chữ nhật) trùng với mép ngoài khung, xoay bản đồ sao cho kim nam châm của địa bàn chỉ đúng trị số  là được

c Định hướng theo đường dọc lưới ô vuông (Lưới kilômét)

Các đường dọc(trục tung) của lưới ô vuông đều song song với kinh tuyến giữa của mỗi múi chiếu hình Góc hợp bởi đường này với kinh tuyến từ gọi là số cải chính hướng  được xác định thông qua độ lệch từ  và độ hội tụ kinh tuyến :  =  -  (Trị

số của  phụ thuộc vào dấu của độ lệch từ )

5.4.2 Sử dụng bản đồ địa hình trong phòng

Trong công tác thiết kế các công trình, sử dụng bản đồ ở trong phòng được thực hiện với các nội dung công việc sau:

5.4.2.1 Xác định toạ độ của một điểm bất kỳ trên bản đồ

Giả sử cần xác định toạ độ của điểm A trên bản đồ tỷ lệ 1/1000 như hình vẽ

Từ A kẻ hai đường vuông góc xuống hai cạnh của ô vuông chứa nó, dùng thước

kẻ có chia vạch mm đo hai khoảng cách S

A

S 1

S 2

Hình 5-10 Định hướng theo kinh tuyến từ

Hình 5-11 Xác định tọa độ của điểm trên bản đồ

chân hai đường vuông góc, được kết quả nhân với mẫu số tỷ lệ bản đồ: S1M và S22M Rồi cộng kết quả tính được với toạ độ của góc ô vuông tương ứng:

S1M + X0, S2M + Y0 (5-8)

Với X0, Y0 là tọa độ ô lưới ở góc khung Tây - Nam của ô lưới

Khi đó sẽ tính được toạ độ điểm A là: A(S1M + X0, S2M + Y0)

5.4.2.2 Xác định độ cao của một điểm cho trước trên bản đồ

Giả sử cần xác định độ cao của điểm B trên hình vẽ, ta làm như sau:

Qua B kẻ đường thẳng tương đối vuông góc với hai đường đồng mức H1 và H2, dùng thước có phân vạch mm đo các kích thước d1, d2, độ cao của điểm B sẽ được xác định theo công thức:

1 2 1

1 2

d d

H H H

1 2

d d

H H H

x mm

m m m mm x mm

m m m

20

20 22 22 12

20

20 22



5.4.2.3 Xác định độ dài một đoạn trên bản đồ

a Đoạn thẳng: Muốn xác định độ dài đoạn thẳng trên bản đồ có thể dùng thước

tỷ lệ như phần sử dụng thước tỷ lệ hoặc dùng thước phân vạch mm để đo rồi nhân với mẫu số tỷ lệ bản đồ Hoặc có thể xác định toạ độ điểm đầu và điểm cuối đoạn thẳng rồi

áp dụng bài toàn trắc địa nghịch để tìm ra chiều dài đoạn thẳng Cần chú ý độ dài xác định được là độ dài ngang

b Đoạn cong: Để xác định chiều dài đoạn cong trên bản đồ ta chia đoạn cong

ra nhiều đoạn thẳng nhỏ để xác định rồi cộng lại

Ngày nay thường dùng máy đo đường cong để đo độ dài, nguyên lý của máy đo đường cong giống như nguyên lý của đồng hồ đo chiều dài đường đi ở xe máy

5.4.2.4 Xác định độ dốc của một đoạn thẳng cho trước trên bản đồ

Độ dốc của một đoạn thẳng AB bất kỳ trên bản đồ địa hình (hình 5-12) được xác định theo công thức:

Hình 5-12 Xác định độ cao của điểm

AB AB

AB

S

h tgV

%100

SAB: Là độ dài nằm ngang của đoạn thẳng AB

Như vậy để xác định độ dốc của đoạn thẳng AB trên bản đồ địa hình, cần xác định độ cao của hai điểm A, B (phương pháp thực hiện đã trình bày ở mục 5.4.2.2) và xác định khoảng cách ngang giữa hai điểm AB (phương pháp thực hiện đã trình bày ở mục 5.4.2.3)

Từ công thức 5-10 ta suy ra độ dốc của đoạn thẳng AB:

AB

AB AB

S

h acrtg

Góc dốc của đoạn thẳng AB có thể âm hoặc dương tùy thuộc vào độ chênh cao giữa hai điểm A, B

5.4.2.5 Xác định diện tích trên bản đồ địa hình

Khi cần xác định diện tích của một vùng có hình dạng bất kỳ trên bản đồ địa hình, tùy theo mức độ chính xác mà ta có thể dùng một trong bốn phương pháp như: Chia hình, dùng lưới ô vuông, dùng máy đo diện tích và phương pháp giải tích

a Phương pháp chia thành các hình cơ bản

Khi cần đo diện tích của một vùng giới hạn bởi các đường gấp khúc ta chia nhỏ

nó tạo thành các hình cơ bản và tính diện tích từng hình rồi cộng lại

Giả sử cần tính diện tích của hình ABCDE (hình 5-13), chia hình đó ra thành các hình tam giác

Đo cạnh đáy a, b và chiều cao ha, hb, hc, trên bản đồ Diện tích đa giác được tính bằng công thức:

(5-12)

Hoặc theo công thức:

c b

h a

2

1.2

1.2



Hình 5-13 Tính diện tích theo phương pháp hình học

Trong đó:

P1 là diện tích đa giác ABCDE lần tính thứ nhất

P2 là diện tích đa giác ABCDE lần tính thứ hai

M là mẫu số tỷ lệ bản đồ

P là diện tích đa giác ABCDE tính bằng m2

Nếu chênh lệch giữa hai lần tính nhỏ hơn

sai số giới hạn cho phép theo công thức (5-14)

thì lấy số trung bình cộng của hai lần đo làm kết quả chính xác

b Phương pháp dùng lưới ô vuông

Trong nhiều trường hợp thửa đất trên bản đồ không tuân theo quy luật hình học người ta sử dụng phim ô vuông để tính diện tích

Phim ô vuông là một phim nhựa trong suốt mà trên đó người ta in lưới ô vuông

có kích thước 1mmx1mm, 2mmx2mm hoặc 5mmx5mm

Để xác định diện tích của một hình nào đó ta đặt tấm phim ô vuông lên trên hình đo (hình 5-14) Đếm số ô vuông chẵn nằm trong hình và ước lượng đếm số ô vuông lẻ nằm đường biên Theo tỷ lệ bản đồ và kích thước ô vuông sẽ biết diện tích thực tế tương ứng với diện tích của mỗi ô vuông Đem hệ số này nhân với số ô vuông nằm trong hình đếm được sẽ có diện tích của hình cần đo tương ứng ngoài thực địa Trong cách tính diện tích này diện tích hình đo cũng được tính hai lần, nếu chênh lệch giữa hai lần đo không vượt quá sai số giới hạn theo công thức (5-14) thì lấy giá trị trung bình của hai lần tính làm kết quả cuối cùng

Ví dụ: Đo diện tích hình cong khép kín trên bản đồ tỷ lệ 1:1000 được 54 ô vuông kích thước 1mmx1mm ta làm như sau: 1 ô vuông có cạnh 1mm thì diện tích ô vuông 1mm2, tương ứng với thực địa là: 1mx1m = 1m2

Diện tích S1,2,3,3’,1’ gồm hai hình thang có diện tích như sau:

2 , 1 2 1 1

2 2 1 '

2 , 2 , 1 ,'

2

1 ) )(

( 2

1

Y X X Y

Y X X

3 , 2 3 2 2

3 3 2 3

, ' 3 , ' 2 ,

2

1 ) )(

( 2

1

Y X X Y

Y X X

(2

1

Y X X Y

Y X X

4 ,' 4 , 3 , 3 ' 4 3 3 4 ( 4 3) 34

2

1))(

(2

1

Y X X Y

Y X X

Vậy diện tích của hình 1234:

34 3 4 14

4 1 3

, 2 3 2 2

, 1 2 1

( 2

1 )

( 2

1 )

(

2

1

Y X X Y

X X Y

X X Y

X X

5.4.2.6 Vẽ mặt cắt địa hình theo một hướng đã biết trên bản đồ địa hình

Để thấy rõ sự thay đổi của mặt đất tự nhiên dọc theo một tuyến định trước trên bản đồ ta dựa vào giao điểm của tuyến với đường đồng mức để vẽ mặt cắt địa hình

Giả sử, để vẽ mặt cắt địa hình theo hướng AB (Hình 5-16.a), trước hết kẻ một đường thẳng nối giữa hai điểm A và B cắt các đường bình độ tại các điểm 1,2, ,7 Sau

đó đặt một từ giấy nằm phía dưới đường AB, trên đó đã dựng sẵn trục độ cao (trục đứng H) và trục khoảng cách (trục ngang S) với tỷ lệ thích hợp (tỷ lệ trục ngang lấy bằng tỷ lệ bản đồ) Chiếu các điểm 1, 2, , 7 với các độ cao tương ứng được các điểm 1', 2', , 7' sau đó nối lại được mặt cắt địa hình theo hướng AB (Hình 5-16.b)

CHƯƠNG 6

CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA MỎ LỘ THIÊN 6.1 Khái niệm về công tác trắc địa trên mỏ lộ thiên

6.1.1 Khái niệm về trắc địa mỏ lộ thiên

Công tác trắc địa ở mỏ khai thác lộ thiên phụ thuộc nhiều bởi kỹ thuật khai thác trên bề mặt của mỏ bao gồm các yếu tố về địa hình, địa vật và các công trình có trên tầng bậc mỏ Địa hình của mỏ phần lớn là các tầng bậc, do sự ảnh hưởng khai thác nên luôn thay đổi theo thời gian

Công tác trắc địa mỏ lộ thiên được bắt đầu từ việc đo vẽ địa hình lập bản đồ cho toàn khu mỏ, công việc này được tiến hành ngay từ thời kỳ thăm dò và trong suốt quá trình khai thác Để đo vẽ phải tiến hành xây dựng lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi tiết, thành lập các bản đồ, mặt cắt các tầng bậc để phục vụ kế hoạch khai thác của công ty, xí nghiệp mỏ

6.1.3 Nhiệm vụ của công tác trắc địa mỏ lộ thiên

Xây dựng và tiếp tục phát triển lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế đo vẽ bao trùm khu mỏ, thành lập bản đồ mỏ

Đo chi tiết tầng bậc mỏ bao gồm: chân tầng, mép tầng, các vị trí đặc trưng của tầng…

Xây dựng và liên tục bổ xung những bình đồ, mặt cắt của công trường khai thác, lập hồ sơ công tác trắc địa cấp thoát nước, bãi thải, giao thông, và lắp đặt thiết bị

Tính khối lượng đất bóc và khoáng sản khai thác hàng tháng, hàng quý theo kế hoạch sản xuất của mỏ

Tổ chức nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá đồng thời tìm biện pháp bảo

a Lưới giải tích

Lưới giải tích được thành lập và phát triển từ các điểm của lưới tam giác Nhà nước Ở Việt Nam, các khu mỏ tập trung ở các vùng có địa hình phức tạp: Đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sông suối chia cắt, điều kiện khí hậu thay đổi,…nên việc xây dựng đồ hình giải tích thường có các dạng như sau:

Hình 6-1 Một số đồ hình lưới giải tích trên mỏ lộ thiên

Theo quy phạm trắc địa mỏ của Nhà nước, lưới giải tích ở Việt Nam được chia làm 3 cấp: 1, 2 và 3 Trong điều kiện địa hình phức tạp, với trang thiết bị truyền thống ,việc phân cấp lưới giải tích khu mỏ như hiện nay là hoàn toàn hợp lý, bảo đảm tương quan về độ chính xác, phù hợp với điều kiện khó khăn trong công tác trắc địa ở vùng

mỏ

Quy phạm trắc địa mỏ của Bộ Công Nghiệp Việt Nam quy định các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với lưới giải tích như sau:

Bảng 6-1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới giải tích các cấp

Lưới tam giác

Chiều dài cạnh tam giác

- Sai số khép góc lớn nhất trong tam giác

- Sai số trung phương đo góc tính theo sai

số khép tam giác

5km 1km

- Sai số trung phương cạnh khởi tính

- Sai số tương đối cạnh yếu nhất

Lưới đa giác

- Toạ độ điểm gốc(X,Y,H)

- Chiều dài cạnh gốc(S)

- Góc phương vị cạnh gốc(α)

- Các góc trong tam giác của mạng lưới(βi)

Trong thực tế, có trường hợp trên bề mặt khu mỏ không có các điểm tam giác nhà nước hoặc việc đo nối gặp nhiều khó khăn, không thực tế thì lưới khống chế cơ sở được xây dựng ở dạng lưới giải tích độc lập Khi đó để tính toạ độ các điểm của mạng lưới phải đo trực tiếp cạnh gốc, xác định góc phương vị và giả định toạ độ cho một điểm Khi xây dựng lưới khống chế cơ sở cần lưu ý các yêu cầu sau:

- Các điểm phải được phân bố đều đặn trên toàn bộ diện tích khu mỏ

- Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển lưới khống chế đo vẽ

- Các điểm nằm xa khu vực bị ảnh hưởng của phá hoại để đảm bảo sự tồn tại lâu dài

b Lưới đường chuyền đa giác

Trước đây, đường chuyền đa giác ít được áp dụng ở các vùng mỏ nước ta Nguyên nhân là do công tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn, đến nay cùng với sự ra đời của các máy đo xa điện tử, đường chuyền đa giác được áp dụng khá nhiều ở các

mỏ đặc biệt là các vùng có địa hình khó khăn, khả năng thông nhiều hướng trong một trạm máy không thuận lợi mà phương pháp giải tích lại khó thực hiện

Khi thiết kế lưới đường chuyền đa giác cần lưu ý thoả mãn các điều kiện sau:

- Các góc của đường chuyền phải lớn hơn 1350

- Chiều dài cạnh lớn hơn 250m

- Đo góc phải được tiến hành với các máy móc có độ chính xác cao

- Sai số góc phải thoả mãn :

+ Đối với đường chuyền cấp 1 : f 10" n

+ Đối với đường chuyền cấp 2 : f 20" n

Trong đó : n - Số góc ngoặt của đường chuyền đa giác

- Chiều dài của đường chuyền cấp 1 được đo bằng dây inva, thước thép hoặc máy đo dài điện tử

- Chiều dài tối đa giữa hai điểm khởi tính không vượt quá 10 km

6.2.2 Lưới khống chế đo vẽ

6.2.2.1 Đặc điểm lưới khống chế đo vẽ

Lưới khống chế đo vẽ ở mỏ lộ thiên là tập hợp các điểm phát triển từ lưới khống chế cơ sở mặt bằng và được bố trí trên mặt tầng, trong lòng mỏ để trực tiếp đo

vẽ các loại bản đồ, bình đồ, mặt cắt và tính khối lượng Lưới khống chế đo vẽ còn có nhiệm vụ phục vụ các công việc hàng ngày của khai thác mỏ như đào hào, cắm giới hạn khai thác, khoan nổ mìn ,…

Các điểm của lưới khống chế đo vẽ được bố trí trên mặt tầng của mỏ nên thường bị phá huỷ do các hoạt động khai thác Chính vì vậy hàng tháng, hàng quý phải tiến hành đo đạc bổ sung, khôi phục kịp thời để đủ các điểm đo vẽ cho khu mỏ

Mật độ của điểm khống chế đo vẽ phụ thuộc vào điều kiện địa hình, mức độ phức tạp đối tượng đo vẽ và tỷ lệ bản đồ cần thành lập của mỏ Quy phạm trắc địa mỏ quy định như sau :

Bảng 6-2 Quy định mật độ điểm cho một số tỷ lệ bản đồ

6.2.2.2 Lưới đường chuyền kinh vĩ

Đường chuyền kinh vĩ là tập hợp điểm bố trí trên các tầng mỏ lộ thiên tạo thành một đường gãy khúc liên tục Tuỳ theo khả năng nối với các điểm khống chế cơ sở mà đường chuyền kinh vĩ ở mỏ lộ thiên thường được chia thành các dạng đồ hình sau: