Giáo trình Thực tập trắc địa cơ sở (Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội)

- Dùng các ốc vi động ngang và vi động đứng đưa mục tiêu chính xác vào đúng vị trí ngắm chuẩn rồi đọc số trên bàn độ.. Kiểm nghiệm trục ống thủy dài vuông góc với trục quay của máy kinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRẮC ĐỊA CƠ SỞ

Những người biên soạn:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRẮC ĐỊA CƠ SỞ

Những người biên soạn:

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 3

MỞ ĐẦU 5

Chương 1 KIỂM NGHIỆM MÁY VÀ CÁC CÔNG TÁC ĐO ĐẠC CƠ BẢN TRONG TRẮC ĐỊA 6

1.1 Máy kinh vĩ 6

1.1.1 Sơ đồ cấu tạo của máy kinh vĩ 6

1.1.2 Các bộ phận chính máy kinh vĩ 7

1.1.3 Đọc số trong máy kinh vĩ 9

1.1.4 Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ 10

1.1.5 Phương pháp ngắm chuẩn mục tiêu 11

1.1.6 Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy kinh vĩ 12

1.1.7 Đo góc bằng, góc đứng và khoảng cách 14

1.2 Máy và mia thủy chuẩn 24

1.2.1 Bộ phận cơ bản của máy và mia thuỷ chuẩn 25

1.2.2 Kiểm nghiệm máy và mia thuỷ chuẩn 27

1.2.3 Đo thuỷ chuẩn 31

1.3 Máy toàn đạc điện tử 34

1.3.1 Cấu tạo của máy toàn đạc SET-2120 34

1.3.2 Định tâm, cân bằng máy toàn đạc điện tử 38

1.3.3 Đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử 39

1.3.4 Trút số liệu 42

1.4 Máy thu GNSS 43

1.4.1 Các bộ phận cơ bản của máy thu GNSS 43

1.4.2 Kiểm nghiệm máy thu GNSS 45

1.4.3 Đo GNSS 46

1.4.4 Trút số liệu từ máy thu vào máy tính 48

Chương 2 CÔNG TÁC THIẾT KẾ VÀ ĐO ĐẠC LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA 50

2.1 Mật độ điểm khống chế và độ chính xác cần thiết của các cấp khống chế mặt

bằng 51

2.1.1 Mật độ điểm khống chế trắc địa 51

2.2 Thiết kế lưới khống chế trắc địa 52

2.2.1 Thiết kế lưới khống chế mặt bằng 53

2.2.2 Thiết kế lưới khống chế độ cao 57

2.3 Bố trí và đo đạc lưới khống chế trắc địa 59

2.3.1 Bố trí lưới khống chế ngoài thực địa 59

2.3.2 Các yêu cầu về đo đạc lưới khống chế trắc địa 60

Chương 3 XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA 66

3.1 Xử lý số liệu lưới đường chuyền 66

3.1.1 Tính khái lược lưới đường chuyền 66

3.1.2 Bình sai lưới đường chuyền 69

3.2 Xử lý số liệu lưới độ cao 97

3.1.1 Tính khái lược lưới độ cao 97

3.2.2 Bình sai lưới độ cao 98

3.3 Xử lý số liệu lưới GNSS 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHỤ LỤC 123

CÁC NỘI QUY, QUY ĐỊNH THỰC TẬP 123

1 Mục đích của thực tập Trắc địa cơ sở 123

2 Tổ chức thực hiện 123

3 Nôi dung thực tập 123

4 Đánh giá kết quả thực tập 125

CÁC BIỂU MẪU 126

1 Mẫu sổ kiểm nghiệm 126

2 Mẫu thành quả bình sai lưới mặt bằng và lưới độ cao 129

MỞ ĐẦU

Thực tập trắc địa cơ sở là môn học cụ thể hóa các kiến thức lý thuyết về đo đạc thông qua quá trình đo đạc thực tế và xử lý số liệu thực địa Đây là môn học không thể thiếu của sinh viên các ngành Trắc địa - Bản đồ

Để người học thực hiện được các nội dung môn học Thực tập trắc địa cơ sở, trước khi học môn học này, sinh viên phải có kiến thức về đo đạc đại cương, được trang bị một số kiến thức về môn học Trắc địa cơ sở và Lý thuyết sai số

Cuốn giáo trình này được biên soạn dựa trên đề cương chi tiết của môn học trong Chương trình khung đã được phê duyệt Trong quá trình biên soạn, bên cạnh việc tham khảo một số tài liệu liên quan đến môn học, giáo trình đã bổ sung thêm nội dung từ kinh nghiệm giảng dạy và hướng dẫn thực tập trong nhiều năm của một số tác giả tham gia biên soạn giáo trình

Các tác giả xin chân thành cảm ơn TS Trần Hồng Quang và TS Phạm Công Khải

đã đọc và góp nhiều ý kiến quý báu cho nội dung và hình thức của cuốn giáo trình này

Do trình độ có hạn, cuốn giáo trình chắc chắn còn nhiều khiếm khuyết, rất mong các bạn đọc góp ý để chúng tôi có thêm kinh nghiệm nhằm hoàn chỉnh cuốn tài liệu này vào các lần tái bản tiếp theo

Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn bạn đọc

Hà Nội, tháng 11 năm 2014

Các tác giả

Chương 1 KIỂM NGHIỆM MÁY

VÀ CÁC CÔNG TÁC ĐO ĐẠC CƠ BẢN TRONG TRẮC ĐỊA

Nội dung của chương 1 trình bày các kiến thức lý thuyết cơ bản về máy móc, các dụng cụ đo đạc Cách kiểm nghiệm mày, các thao tác, quy trình đo đạc, cách ghi sổ và tính toán, phục vụ cho việc thực hành, sử dụng những loại máy cụ thể cũng sẽ được trình bày trong chương này

1.1 Máy kinh vĩ

Máy kinh vĩ hiện nay thường được chia thành 2 loại: Máy kinh vĩ quang cơ và máy kinh vĩ điện tử

- Máy kinh vĩ quang cơ là loại máy xét về mặt công nghệ thì hoàn toàn là yếu tố

cơ học và yếu tố hình học Kết quả đo đạc từ máy kinh vĩ quang cơ được thể hiện qua một hệ thống lăng, thấu kính để chiếu giá trị góc đo lên khu vực quan sát của mắt

- Máy kinh vĩ điện tử là loại máy được phát triển từ máy kinh vĩ quang cơ Cơ bản

về nguyên lý thì máy kinh vĩ điện tử vẫn thực hiện các chức năng của một máy kinh vĩ quang cơ, sự khác nhau ở đây là máy kinh vĩ điện tử có thêm một bộ phận điện tử cho phép số đọc kết quả đo được hiển thị lên màn hình LCD thay vì phải đọc trực tiếp Thực tế hiện nay người ta ít sử dụng máy kinh vĩ điện tử để đo đạc Giáo trình đề cập đến việc sử dụng máy kinh vĩ quang cơ phục vụ cho việc thực tập

1.1.1 Sơ đồ cấu tạo của máy kinh vĩ

a Cấu tạo của máy kinh vĩ

10- Ốc hãm ống kính 11- Núm vi động ống kính 12- Ống thuỷ dài và một số bộ phận khác

Hình 1.1 Cấu tạo của máy kinh vĩ

b Các trục chính của máy kinh vĩ

- Trục đứng VV (Vertical) là trục quay của máy

- Trục ngắm CC (Collimation) của ống kính

- Trục HH (Horizontal) là trục quay của ống kính

- Trục cân bằng LL (Level) của ống thủy dài

Điều kiện hình học của hệ trục này là:

b Lưới chỉ chữ thập

Hình 1.3 Một số kiểu lưới chỉ chữ thập

c Ống thuỷ dài

Hình 1.4 Ống thuỷ dài 1- Ống thủy tinh hình trụ cong bịt kín

2- Bọt nước

3- Hộp kim loại hình trụ

4- Ống điều chỉnh 5- Ốc để điều chỉnh bọt nước

d Bộ phận dọi tâm quang học

Hình 1.5 Thị trường bộ phận dọi tâm quang học

1.1.3 Đọc số trong máy kinh vĩ

Trong mặt phẳng tiêu cự kính hiển vi có đặt một tấm kính phẳng được chia đều thành n vạch và được gọi là thang đọc số Độ lớn của n vạch đúng bằng khoảng chia nhỏ nhất trên bàn độ

Ví dụ: khoảng chia nhỏ nhất trên bàn độ λ = 10, thang đọc số chia thành n = 60 khoảng thì giá trị của 1 khoảng chia trên thang đọc số là 1’

Số đọc bàn độ đứng: Vị trí thuận kính: -150 55,0’; Vị trí đảo kính: -150 55,1’

b Hệ thống đọc số trong máy Theo-020

Hình 1.8 Ví dụ về đọc số trên máy Theo-020

Số đọc trên bàn độ ngang: 310 05,2’; Số đọc trên bàn độ đứng: 950 05,3’

1.1.4 Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ

a Cân bằng máy kinh vĩ

Hình 1.9 Cân bằng máy kinh vĩ

- Điều chỉnh 3 ốc cân máy ở vị trí trung bình

- Đặt máy sao cho mặt phẳng đế máy tương đối bằng phẳng

- Đặt ống thủy dài song song với hai ốc cân máy (1) và (2) (hình a), dùng hai ốc này để đưa bọt nước vào vị trí điểm chuẩn

- Quay bộ phận ngắm đi 90o (hình b), dùng ốc cân thứ (3) đưa bọt nước vào vị trí điểm chuẩn Như vậy ta đã cân bằng máy ở 2 vị trí vuông góc

b Dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ

Dọi tâm và cân bằng máy là việc đặt máy sao cho trục đứng của máy trùng với đường dây dọi đi qua điểm đặt máy Công việc này cần phải kết hợp các thao tác sau:

- Điều chỉnh 3 ốc cân máy ở vị trí trung bình

- Đặt máy tại mốc sao cho mặt phẳng đế máy tương đối bằng phẳng và gần trùng với điểm mốc, tức là tâm mốc phải nhìn thấy được trong kính dọi tâm quang học Nếu

không nhìn thấy tâm mốc trong trường nhìn của ống dọi tâm quang học thì phải xê dịch vị trí tương đối các chân máy sao cho nhìn thấy được tâm mốc

- Dùng 3 ốc cân của máy điều chỉnh cho hình ảnh của tâm mốc trùng với tâm kính dọi tâm quang học

- Dùng chân máy nới lỏng các ốc hãm chân máy nâng lên hoặc hạ xuống để cân bằng bọt thuỷ

- Kiểm tra lại xem tâm mốc còn trùng với tâm kính dọi tâm hay không, nếu tâm mốc lệch thì lặp lại các thao tác trên cho đến khi hình ảnh của tâm mốc trùng nằm trong vòng tròn nhỏ của tâm máy và bọt thuỷ dài lệch nhỏ hơn 1 vạch chia thì máy coi như được dọi tâm và cân bằng

- Quay máy ở các vị trí khác nhau để kiểm tra

1.1.5 Phương pháp ngắm chuẩn mục tiêu

Ngắm chuẩn mục tiêu là đưa hình ảnh của mục tiêu trùng với tâm lưới chỉ chữ thập của ống kính ngắm

a Ngắm chuẩn mục tiêu khi đo góc bằng

Khi đo góc bằng phải đưa mặt phẳng ngắm về trùng với mục tiêu tức là đưa trục của mục tiêu trùng với chỉ đứng của lưới chỉ chữ thập

b Ngắm chuẩn mục tiêu khi đo góc đứng

Khi đo góc đứng phải đưa mục tiêu trùng với chỉ ngang giữa của lưới chỉ chữ thập Để tránh sai số do lưới chỉ nghiêng, để mục tiêu càng gần tâm lưới càng tốt

c Thao tác chung khi ngắm chuẩn mục tiêu

Máy đã được định tâm và cân bằng chính xác

Hình 1.10 Ngắm chuẩn mục tiêu

- Mở ốc hãm máy (ốc khoá chuyển động ngang và chuyển động đứng)

- Quay máy về phía mục tiêu ngắm sơ bộ bằng ống ngắm khái lược sao cho nhìn thấy hình ảnh của mục tiêu trong ống ngắm

- Khoá chuyển động ngang và chuyển động đứng của máy bằng các ốc hãm

- Dùng các ốc vi động ngang và vi động đứng đưa mục tiêu chính xác vào đúng vị trí ngắm chuẩn rồi đọc số trên bàn độ

1.1.6 Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy kinh vĩ

a Kiểm nghiệm trục ống thủy dài vuông góc với trục quay của máy kinh vĩ

- Xoay máy đi 900, dùng ốc cân thứ (3) đưa bọt nước vào giữa

- Xoay máy đi 1800, nếu bọt nước vẫn bằm giữa ống thuỷ là thoả mãn điều kiện trục ống thuỷ dài vuông góc với trục quay của máy kinh vĩ Nếu độ lệch của bọt thuỷ k lệch so với vị trí trung tâm vượt quá một nửa khoảng chia trên ống thuỷ thì phải hiệu chỉnh

* Cách hiệu chỉnh

- Dùng ốc chỉnh ống thuỷ 3 để đưa bọt thuỷ về trung tâm k/2 khoảng lệch

- Dùng que hiệu chỉnh để đưa bọt thuỷ về vị trí cân bằng

- Lặp lại thao tác này vài ba lần cho đến khi đạt yêu cầu

b Kiểm nghiệm sai số ngắm chuẩn 2C

Nếu 2C vượt quá giá trị hạn sai quy định trong quy phạm (đối với máy kinh vĩ có

độ chính xác trung bình, thường quy định sai số ngắm chuẩn không được vượt quá sai

số đọc số, 2C ≤ 20’’) thì phải hiệu chỉnh

* Cách hiệu chỉnh

- Dùng ốc vi động để đặt trên bàn độ số đọc đúng (L - C) hoặc (R + C), lúc này tâm màng chỉ chữ thập lệch khỏi điểm ngắm Khoá chặt hai ốc hãm ngang và ốc hãm dọc

c Kiểm nghiệm sai số chỉ tiêu MO (hoặc MZ) của bàn độ đứng

Sai số này sinh ra khi trục ngắm của ống kính và trục của ống thuỷ dài trên bàn độ đứng ở vị trí nằm ngang nhưng vạch chuẩn “00

-00” hoặc “00-1800” của du xích vẫn không trùng với vạch chuẩn đọc số hoặc vạch “0” trên thang đọc số

Để xác định MO làm như sau:

- Chọn điểm M rõ nét sao cho góc đứng lớn hơn 200

- Cân bằng máy chính xác

- Đưa ống kính ngắm chính xác điểm M, đọc số đọc trên bàn độ đứng ở hai vị trí trái (Tr) và phải (Ph) Giá trị MO được tính theo công thức:

+ Máy khắc vạch đối xứng (máy 3T5K):

2

PhTr

(1.2)

+ Máy khắc vạch liên tục (máy Theo-020):

(1.3)

Nếu trị số MO vượt quá hạn sai cho phép thì phải điều chỉnh

- Dùng ốc vi động đứng đặt trị số đã hiệu chỉnh MO trên bàn độ đứng, lúc này bọt nước sẽ bị lệch

- Dùng que hiệu chỉnh và ốc điều chỉnh của ống thủy đưa bọt nước vào giữa

- Làm một vài lần đến khi nhận được trị số MO nhỏ hơn hạn sai cho phép Kết quả kiểm nghiệm ghi vào sổ theo quy định

Ví dụ: Kiểm nghiệm sai số MO

Bảng 1.2 Kiểm nghiệm sai số MO

* Phương pháp đo góc đơn giản

Phương pháp đo góc đơn giản được áp dụng khi tại trạm máy có 2 hướng

Trước khi đo phải tính giá trị vùng bàn độ của từng vòng đo được tính theo công thức:

2

360PhTrMO

0

−+

=

Trạm máy O có 2 hướng OA và OB

+ Đặt máy kinh vĩ tại điểm O tiến hành định tâm, cân bằng máy chính xác

+ Dựng tiêu ngắm tại A và B, định tâm tiêu chính xác

+ Tính trị số hướng mở đầu mỗi vòng đo

+ Chọn hướng mở đầu (giả sử là OA)

Hình 1.12 Phương pháp đo góc đơn giản Nửa lần đo thuận kính (vị trí thuận kính là vị trí bàn độ đứng nằm phía trái của ống kính):

+ Mở ốc hãm bộ phận ngắm, đưa ống kính ngắm chính xác mục tiêu A

+ Đặt trị số hướng mở đầu trên bàn độ ngang

+ Mở ốc hãm bộ phận ngắm quay máy từ từ đi 1 đến 2 vòng, ngắm và bắt mục tiêu chính xác hướng mở đầu

O

A

B

T P

+ Đọc số đọc trị số hướng mở đầu và ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào để bắt mục tiêu chính xác, đọc số trên bàn độ ngang lần 2

và ghi vào sổ đo (giá trị chênh giữa 2 lần đọc số phải nhỏ hơn 0,2’)

+ Mở ốc hãm bộ phận ngắm, quay máy theo chiều thuận kim đồng hồ đến điểm B + Ngắm chính xác tiêu B, đọc số ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào để bắt mục tiêu chính xác, đọc số trên bàn độ ngang lần 2 và ghi vào sổ đo

Nửa lần đo đảo kính (vị trí đảo kính là vị trí bàn độ đứng nằm bên phải của ống kính):

+ Đảo ống kính tại hướng B

+ Ngắm chính xác điểm B, đọc được số đọc và ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào để bắt mục tiêu chính xác, đọc số trên bàn độ ngang lần 2 và ghi vào sổ đo

+ Quay máy ngược chiều kim đồng hồ đưa ống kính ngắm chính xác điểm A Đọc

số đọc ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào để bắt mục tiêu chính xác, đọc số trên bàn độ ngang lần 2 và ghi vào sổ đo Như vậy kết thúc một lần đo

Trong khi đo người ghi sổ phải tính:

+ Trị số của sai số ngắm chuẩn 2C;

+ Trị số hướng trung bình của 2 nửa lần đo;

Ngày đo: 13/ 12/ 2013

Thời tiết: Nắng

Bắt đầu lúc: 14 giờ 10 phút

Kết thúc lúc: 15 giờ 15 phút

TRẠM ĐO: KV–03 Sơ đồ đo nối

Người đo: Nguyễn Văn A Người ghi: Phạm Thị B Loại máy: 3T5K

Số máy: 64355 Lần đo ngắm Điểm Số đọc bàn độ trái Trung bình Số đọc bàn độ phải Trung bình 2C Trị giá phương hướng nửa lần đo Trị giá phương hướng một lần đo Trị giá phương hướng các lần đo Ghi chú 0 ’ ’’ ’’ 0 ’ ’’ ’’ ’’ 0 ’ ’’ 0 ’ ’’ 0 ’ ’’

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 I 1- A 12 06 00 00 06 09 180 00 12 09 00 0 00 00 0 00 00 0 00 00

2- B 00 06 54 72 20 00 00 252 20 00 03 -03 72 19 51 72 19 52 72 19 49

II 18 18 1- 60 10 24 21 240 10 18 18 +03 0 00 00 0 00 00

06 06 48 2- 132 30 12 09 312 30 06 06 +03 72 19 48 72 19 48

III 36 36 1- A 120 45 30 33 300 45 42 39 -06 0 00 00 0 00 00

18 30 48 2- B 193 05 24 21 13 05 24 27 -06 72 19 48 72 19 48

1

2

KV-03

B

* Phương pháp đo góc toàn vòng

Hình 1.13 Phương pháp đo góc toàn vòng Phương pháp đo góc toàn vòng được áp dụng khi tại trạm máy có 3 trở lên

Tương tự như phương pháp đo góc đơn giản, trước khi đo phải biết số vòng đo của trạm máy và tính giá trị vùng bàn độ cho từng vòng đo

- Trình tự đo và ghi sổ

Trạm máy O có 3 hướng OA, OB và OC

+ Đặt máy kinh vĩ tại điểm O tiến hành định tâm, cân bằng máy chính xác

+ Dựng tiêu ngắm đặt tại A, B và C, định tâm tiêu chính xác

+ Tính trị số hướng mở đầu mỗi vòng đo

+ Chọn hướng mở đầu là hướng có chiều dài trung bình, có hình ảnh rõ nét nhất

để tránh sai số do điều quang (giả sử là A)

Nửa lần đo thuận kính:

+ Đưa ống kính ngắm chính xác hướng mở đầu

+ Đặt trị số hướng mở đầu OA trên bàn độ ngang, mở ốc hãm bộ phận ngắm quay máy 1 đến 2 vòng, ngắm và bắt mục tiêu chính xác hướng mở đầu (dùng chỉ đứng để bắt mục tiêu khi đo góc bằng)

+ Đọc số và ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào ngắm chính xác mục tiêu đọc số lần 2 ghi vào sổ đo (giá trị chênh giữa 2 lần đọc số phải nhỏ hơn 0,2’)

+ Quay máy theo chiều thuận kim đồng hồ lần lượt ngắm chính xác tiêu tại các điểm B, C rồi trở về A, làm tương tự như trên đọc được các trị số hướng tương ứng và ghi vào sổ đo

Nửa lần đo đảo kính:

O

A

B

C

+ Đảo ống kính, ngắm lại tiêu tại A, ngắm chính xác và đọc số và ghi vào sổ đo Vặn ốc vi động ngang theo chiều vặn ra, sau đó vặn vào ngắm chính xác mục tiêu đọc

số lần 2 ghi vào sổ đo

+ Quay máy ngược chiều kim đồng hồ lần lượt ngắm chính xác tiêu tại các điểm

C, B rồi trở lại về A, làm tương tự được các số đọc tương ứng và ghi vào sổ đo

Trong khi đo người ghi sổ phải tính:

+ Trị số của sai số ngắm chuẩn 2C;

+ Trị số hướng trung bình của 2 nửa lần đo;

Ngày đo: 16/2/2014

Thời tiết: Nắng nhẹ

Bắt đầu lúc: 8 giờ 00 phút

Kết thúc lúc: 9 giờ 00 phút

TRẠM ĐO: KV1–03 Sơ đồ đo nối

Người đo: Đào Anh Thế Người ghi: Nguyễn Quế Võ Loại máy: 3T5K

Số máy: 64355 Lần đo ngắm Điểm Số đọc bàn độ trái Trung bình Số đọc bàn độ phải Trung bình 2C Trị giá phương hướng nửa lần đo Trị giá phươnghướng một lần đo Trị giá phương hướng các lần đo Ghi chú 0 ’ ’’ ’’ 0 ’ ’’ ’’ ’’ 0 ’ ’’ 0 ’ ’’ 0 ’ ’’

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 I 06 (08) 06 (03) 1-KV1-04 00 02 06 06 180 02 00 03 +03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 18 06 03 2-KV1-02 45 02 12 15 225 02 06 06 +09 45 00 07 45 00 05 45 00 05 42 42 36 3-GT2-01 96 13 36 39 276 13 36 39 00 96 11 31 96 11 34 96 11 32

06 06 1-KV1-04 00 02 12 09 180 02 00 03 +06 II 36 (38) 48 (45) 1- 45 07 36 36 225 07 42 45 -09 00 00.00 00 00.00 36 48 06 2- 90 07 42 39 270 07 54 51 -12 45 00 01 45 00 04

3

KV1-03

B

b Đo góc đứng hoặc góc thiên đỉnh

Hình 1.14 Đo góc đứng V hoặc góc thiên đỉnh Z

* Thao tác tại trạm máy

Tại tạm máy A cần đo góc nghiêng của tia ngắm đến mục tiêu B (góc V)

- Đặt máy tại A, định tâm và cân bằng chính xác

Ở vị trí bàn độ trái:

+ Hướng ống ngắm đến mục tiêu B, khoá ốc hãm ngang và dọc rồi dùng các ốc vi

động tương ứng đưa ảnh điểm ngắm vừa sát với mép chỉ ngang của màng chỉ chữ thập + Dựa vào thang đọc số, đọc số trên bàn độ đứng VT và ghi vào sổ đo

Chú ý: Nếu máy kinh vĩ có bọt thuỷ trên bàn độ đứng thì phải dùng ốc cân bằng bọt thuỷ rồi mới đọc số

1

Ví dụ:

c, Đo khoảng cách bằng lưới chỉ thập của ống kính

* Trường hợp tia ngắm nằm ngang

Công thức tính khoảng cách:

Đối với máy kinh vĩ điều quang trong, hằng số cộng C bằng 0 Vì vậy, có thể bỏ qua hằng số cộng C trong công thức trên Hiệu hai số đọc chỉ trên và chỉ dưới chính là khoảng cách l đọc được trên mia Nếu l đọc trên mia chính xác đến mm thì D tương ứng ngoài thực địa nhận được chính xác đến dm (vì K = 100)

Thao tác đo khoảng cách giữa hai điểm A và B

Hình 1.15 Số đọc trên mia

Nửa lần đo thuận kính:

- Đặt máy tại điểm A, cân bằng và định tâm chính xác

- Mia dựng thẳng đứng tại điểm B

- Người đứng máy phải điều chỉnh và ngắm sao cho nhìn rõ mặt mia Đọc số đọc trên mia: chỉ dưới, chỉ trên và chỉ giữa

Nủa lần đo đảo kính:

Đảo ống kính, lặp lại các thao tác như trên sẽ được các số đọc và tính được khoảng cách

Nếu chênh lệch giữa hai trị số trong phạm vi cho phép, thì lấy trị số trung bình làm kết quả của một lần đo Đo khoảng cách theo phương pháp này thường cho phép

độ chính xác sai số trung phương tương đối mS/S cỡ 1:300

Để thuận tiện cho việc đọc số và tính khoảng cách, đặt chỉ dưới của màng chỉ chữ thập vào ranh giới giữa hai phân vạch deximet của mia

* Trường hợp tia ngắm nghiêng

Công thức tính khoảng cách đo bằng lưới chỉ ống kính:

VcosKl

1.2 Máy và mia thủy chuẩn

Máy thủy chuẩn dùng để xác định chênh cao giữa hai điểm theo phương pháp đo cao hình học, ngoài ra máy có thể đo được khoảng cách

Theo cấu tạo và nguyên tắc tạo ra tia ngắm ngang, máy thuỷ chuẩn được phân thành 4 loại:

- Máy có ống thuỷ dài

- Máy tự động cân bằng tia ngắm nằm ngang

- Máy thuỷ chuẩn điện tử

- Máy thuỷ chuẩn laser

Máy thuỷ chuẩn có ống thuỷ dài là loại máy có ống thuỷ hình ống chính xác, lấy nguyên tắc trục ngắm song song với trục ống thuỷ khi bọt thuỷ thăng bằng làm nguyên tắc cấu tạo và đo thuỷ chuẩn

Máy thủy chuẩn tự động cân bằng tia ngắm, loại máy này sau khi cân bằng ống thuỷ tròn, nếu tia ngắm còn nghiêng nhỏ hơn 12’ thì máy vẫn cho số đọc của chỉ giữa trên mia như khi tia ngắm nằm ngang

Máy thuỷ chuẩn điện tử cũng có bộ phận bù trừ tia ngắm nghiêng như máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng Sự khác nhau ở đây là máy thuỷ chuẩn điện tử có thêm bộ phận đo và bộ phận chia ánh sáng Khi đo, sau khi bắt mục tiêu là mia mã vạch, ảnh của mia được truyền đến bộ phận chia ánh sáng, phần ánh sáng thường đi đến kính mắt, phần ánh sáng hồng ngoại đem ảnh của mia cùng với hệ chỉ chuyển đến bộ phận đo; tại đây ảnh của mia mã vạch được chuyển thành ảnh số để so sánh với ảnh số của mia lưu giữ trong máy, từ đó đổi ra số đọc của tia ngắm trên mia

Máy thuỷ chuẩn laser có cấu tạo tương tự như máy thuỷ chuẩn điện tử, có tia laser trùng với trục ngắm Loại máy này có khả năng tự điều quang, tự bắt mục tiêu và chụp ảnh số

1.2.1 Bộ phận cơ bản của máy và mia thuỷ chuẩn

a Máy thủy chuẩn

Máy thuỷ chuẩn cấu tạo bởi ba bộ phận chính: bộ phận ngắm, bộ phận cân bằng

và bộ phận cố định

- Bộ phận ngắm máy thủy chuẩn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận nhưng quan trọng nhất là ống kính Nhìn chung ống kính máy thủy chuẩn có cấu tạo tương tự như ống kính máy kinh vĩ, tuy nhiên ống kính của máy thuỷ chuẩn có điểm khác với ống kính của máy kinh vĩ đó là: Ống kính máy thủy chuẩn không có bàn độ đứng và trục ngắm ống kính máy thủy chuẩn luôn được đưa về phương nằm ngang

Hình 1.16 Máy thuỷ chuẩn cân bằng nhờ vít nghiêng 1- Vít nghiêng; 2- Ống kính; 3- Ống thuỷ dài; 4- Ống thuỷ tròn; 5- Ốc hãm ngang; 6- Ốc vi động ngang; 7- Ốc điều quang; 8- Đế máy; 9- Ốc cân bằng; 10- Ngắm khái lược

Hình 1.17 Thị trường ống ngắm và hình ảnh của bọt thuỷ Hình ảnh hai đầu bọt thuỷ được hệ thống lăng kính chiếu lên cạnh màng dây chữ thập thành hai nhánh parabol

- Bộ phận cân bằng: Tùy theo loại máy mà bộ phận cân bằng có thể là cân bằng thủ công nhờ vít nghiêng và ống thủy dài hoặc cân bằng tự động

- Bộ phận cố định

Hình 1.18 Các trục của máy thuỷ chuẩn

* Các trục hình học của máy thuỷ chuẩn

CC’- Trục ngắm ống kính

LL’- Trục ống thủy dài

VV’- Trục quay của máy thủy chuẩn

Điều kiện hình học: CC’ ⁄⁄ LL’; CC’ ⊥ VV’

b Mia thuỷ chuẩn

Mia dùng trong đo thuỷ chuẩn hạng III, IV thường làm bằng gỗ tốt, nhẹ hoặc bằng hợp kim nhẹ ít giãn nở vì nhiệt, dài từ 3m đến 4m, liền hoặc gấp, rộng từ 8cm đến 10cm Hai đầu mia có bịt sắt để chống mòn, đoạn giữa mia có tay nắm và ống thuỷ tròn để dựng mia thẳng đứng

Trên mặt mia có thang chia vạch 1cm đều nhau để đọc số Cứ 10 vạch lại đánh số

dm Người ta thường nhóm 5 hoặc 10 khoảng chia thành cụm có dạng hình chữ E để

dễ đọc số

Để tăng cường độ tin cậy khi đọc số, có loại

mia được khắc phân khoảng và ghi số ở cả hai

mặt mia: "mặt đen" ứng với các vạch centimet

màu đen, chữ số deximet màu đỏ; "mặt đỏ" có

vạch centimet màu đỏ, chữ số deximet màu đen

Đáy mia ở mặt đen ứng với vạch 0m, còn đáy

mia ở mặt đỏ ứng với số ghi ở một khoảng bằng

K nào đó tùy chọn Tại vị trí bất kỳ của thân mia,

số đọc ở mặt đỏ và số đọc ở mặt đen luôn chênh

nhau là hằng số K (thường K có giá trị là một

Ví dụ: Một cặp mia gồm 2 mia ký hiệu là

mia A và mia B Mia A có KA = 4475, mia B có

KB = 4575

Tùy theo mia được khắc số ở một mặt hoặc

hai mặt mà người ta phân ra 2 loại mia: mia một

1.2.2 Kiểm nghiệm máy và mia thuỷ chuẩn

a Kiểm nghiệm sai số góc “i”

Hình 1.19 Mia thuỷ chuẩn

Hình 1.20 Đế mia

Điều kiện cơ bản nhất của máy thuỷ chuẩn là trục của ống thuỷ dài phải song song với trục ngắm Góc hợp bởi hình chiếu của hai trục này trên mặt phẳng thẳng đứng không bằng 0 (hình chiếu của hai trục kể trên lên mặt phẳng thẳng đứng không song song với nhau) điều này sinh ra sai số góc “i”

* Máy thuỷ chuẩn cân bằng nhờ vít nghiêng và ống thuỷ dài

Cách kiểm nghiệm:

- Chọn bãi kiểm nghiệm tương đối bằng phẳng

- Chọn điểm A và B cách nhau 40m đến 50m

- Đóng cọc tại A và B, trên cọc có đinh mũ tròn để dựng mia

- Chọn điểm T1 ở giữa A và B sao cho khoảng cách T1A và T1B chênh nhau không quá 2 dm

- Trên đường BA kéo dài chọn điểm T2 sao cho T2A = 1/10AB

- Đặt máy tại T1, dùng phương pháp chập đọc số a1 và b1 tương ứng trên mia A và

B Tính chênh cao đo ở trạm này là h1 = b1 – a1

- Đặt máy tại T2, dùng phương pháp chập đọc số a2 và b2 tương ứng trên mia A và

B Tính chênh cao đo ở trạm này là h2 = b2 – a2

- Nếu số chênh cao h1 và h2 lệch nhau một lượng là ∆h thì tồn tại sai số góc “i”

- Sai số góc “i” tính theo công thức:

là 20” hoặc ∆h ≥±4mm thì phải hiệu chỉnh

- Tính số đọc đúng trên B là b’2 theo công thức:

- Sau khi hiệu chỉnh phải kiểm tra lại sai số góc “i”

- Nếu chưa đạt thì hiệu chỉnh tiếp cho đến khi đạt hạn sai cho phép

- Sau khi máy đã có góc “i” đạt hại sai cho phép cần phải xác định thêm 2 lần nữa (tất cả 3 lần), giữa các lần đo góc i không được chênh nhau quá 4”

- Lấy trung bình 3 lần xác định làm giá trị góc i cho máy

- Số liệu xác định góc i phải được lập thành bảng theo mẫu hiện hành

* Đối với máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng tia ngắm

Cách bố trí kiểm nghiệm và các thao tác tương tự như trên

Hình 1.21 Sơ đồ bố trí kiểm nghiệm sai số góc “i”

* Đối với máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng tia ngắm

Cách bố trí kiểm nghiệm và các thao tác tương tự như trên

Tính số đọc đúng trên mia B theo công thức:

b’2 = (b1 – a1) + a2 (1.12)

Số b’2 không được khác số đọc thực tế b2 là 4 mm, nếu lớn hơn 4 mm thì hiệu chỉnh lưới chỉ sao cho hiệu giữa b’2 với b2 nhỏ hơn 4 mm

Cách hiệu chỉnh như sau:

- Mở nắp bảo vệ lưới chỉ, dùng que hiệu chỉnh vặn ốc trên và ốc dưới cho số đọc trên mia bằng b’2 (tức là 1 ốc nới lỏng, 1 ốc xiết chặt)

- Kiểm tra lại, nếu đạt yêu cầu thì vặn chặt 2 ốc 2 bên

* Ví dụ: Kiểm nghiệm sai số góc “i” đối với máy thuỷ chuẩn cân bằng nhờ vít nghiêng

Bảng 1.4 Kiểm nghiệm sai số góc “i”

a'1

Ghi chú: Ka = 4575; Kb = 4475

Để hạn chế và khắc phục sai số góc "i", trong quá trình đo phải đặt máy sao cho khoảng cách từ máy đến mia trước gần bằng khoảng cách từ máy đến mia sau

- Chọn bãi kiểm nghiệm tương đối bằng phẳng

- Đóng 4 cọc có đinh mũ theo hàng ngang cách máy khoảng từ 20m đến 30m sao cho chênh cao giữa các đầu cọc từ 1cm đến 4cm

- Tương tự thao tác trên dựng mia ở cọc thứ 2, 3 và 4

- Hiệu số đọc mặt đỏ và mặt đen của từng mia là hằng số K của mia

Chú ý: Có thể dùng phương pháp bố trí 1 cọc, đo 4 lần thay bằng việc bố trí 4 cọc như trên Tuy nhiên theo cách bố trí này, cứ sau mỗi lần đo phải thay đổi chiều cao máy

Ví dụ: Kết quả kiểm nghiệm

Bảng 1.5 Kiểm nghiệm định hằng số K của mỗi mia và chênh lệch hằng số ∆K của

1.2.3 Đo thuỷ chuẩn

a Trình tự đo tại một trạm đo thuỷ chuẩn hạng IV

Hình 1.22 Đo thủy chuẩn tại 1 trạm đo

- Quay máy ngắm mặt đỏ của mia trước, vặn vít nghiêng đưa bọt nước vào giữa, đọc số đọc chỉ giữa và ghi vào sổ đo

- Quay máy ngắm về mia sau, vặn vít nghiêng đưa bọt nước vào giữa, đọc số đọc chỉ giữa trên mặt đỏ và ghi vào sổ đo

- Tính toán sổ đo trước khi chuyển máy sang trạm khác

Trước khi chuyển sang trạm đo khác cần tính toán ngay sổ đo

Ký hiệu mia

Số đọc trên

+ đen

-

đỏ

Số trung bình chênh cao

Ghi chú

Chỉ trên

Chỉ trên

Mặt đen

b Trình tự tính toán

- Tính chênh cao theo mặt đen: (11)i = (3)i – (6)i

- Tính chênh cao theo mặt đỏ: (12)i = (8)i – (7)i

- Kiểm tra theo các quan hệ: (9)i = K1 + (6)i - (7)i

(10)i = K2 + (3)i - (8)i;

(13)i = (11)i - (12)i± K = (10)i – (9)i

- Tính chênh cao trung bình: ( )h TB i= (14) = ((11)i + (12)i± K)/2

- Khoảng cách từ máy đến mia sau và từ máy đến mia trước:

(15)i = (1)i - (2)i ; (16)i = (4)i - (5)i

- Chênh lệch khoảng cách tại trạm máy: ∆di = (17)i = (15)i - (16)i

- Số chênh tích lũy khoảng cách:

∑∆ d i= (18)i = (18)i-1 + (17)i Sau khi đã tính và kiểm tra kỹ tổng hợp từng trang sổ, tiến hành tính toán cho cả tuyến đo

- Tính tổng chênh cao trên toàn tuyến

hđo = h1 + h2 + + hn (1.13)

- Tính sai số khép chênh cao trên toàn tuyến

Kí hiệu mia

Số đọc trên mia

K + đen

-

đỏ

Chênh cao trung bình (m)

Ghi chú

Chỉ trên

Chỉ trên

Mặt đen

Mặt

đỏ

trước Chêng lệch

1.3 Máy toàn đạc điện tử

Với các tính năng vượt trội máy toàn đạc điện tử là dụng cụ không thể thiếu trong công tác Trắc địa – Bản đồ như thành lập lưới khống chế, khảo sát, thi công công trình xây dựng, giao thông, Máy có độ chính xác cao, độ bền vững trong môi trường khắc nghiệt, thao tác đơn giản, vì vậy máy toàn đạc điện tử luôn được chọn để sử dụng trong thực tế Ngày nay có rất nhiều máy toàn đạc điện tử của hãng SOKKIA (Nhật Bản), Topcon (Nhật Bản), Leica, Wild (Thuỵ Sĩ), với rất nhiều tính năng và các chương trình đo đa dạng

Mỗi dòng máy toàn đạc điện tử khác nhau, các hãng sản xuất khác nhau thì có cấu tạo với các chức năng sử dụng khác nhau Với mục đích giúp cho sinh viên có thể tự lập triển khai nhiệm vụ thực tập của mình như đo góc bằng, góc đứng, đo khoảng cách

và đo chiều cao gián tiếp giáo trình sẽ trình bày về một số thao tác cơ bản khi sử dụng dòng máy toàn đạc điện tử SOKKIA SET 2120 hiện có ở khoa Trắc địa - Bản đồ trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội

1.3.1 Cấu tạo của máy toàn đạc SET-2120

a Cấu tạo bên ngoài của máy SET-2120

Hình 1.23 Các bộ phận của máy SET-2120

1 Dấu tâm máy

2 Ống dọi tâm quang

Phím đo cạnh Đo khoảng cách ngang/khoảng cách nghiêng Phím đo toạ độ Vào mode đo toạ độ

S.O Phím đo truyền thiết kế Chế độ chuyền điểm

ESC Phím Escape Trở về trạng thái trước đó hoặc trở về mode

đang đo ENT Phím Enter Ấn sau khi xác nhận hoặc vào giá trị

M Phím Menu Bật Menu và chế độ thông thường

Phím nguồn Power Bật điện khởi động máy hoặc tắt điện đóng

máy F1-F4 Phím chức năng Phụ thuộc vào thông tin hiển thị tương ứng

Phím sao Vào mode phím sao hoặc bật sáng đèn nền Phím chấm Bật, tắt chức năng chỉ hướng tia laze Trang 1: [EDM] [SHV][H.ANG][DIST]

Trang 2: [REC] [COORD] [S-O] [0SET]

Trang 3: [MLM] [RESEC] [MENU] [HT]

Phím

Phím

[DIST] Đo khoảng cách

[HT] Đặt lại chiều cao máy và cao

vụ cho công tác định hướng) [MLM]

Đo khoảng cách và chênh cao gián tiếp giữa các điểm

Giữ nguyên giá trị góc bằng

khi quay máy và thoát chế

Các thiết lập chế độ đo xa điện tử

- HL: Góc trái của góc bằng

- HD: Khoảng cách bằng

- VD: Chênh cao

- SD: Khoảng cách nghiêng

- N: Toạ độ X; E: Toạ độ Y; Z: Độ cao

- *: Đang tiến hành đo điện tử EDM

- m/ft: Bật chuyển hệ mét/hệ fít; M: Hệ mét

- : Khi đo có gương

- : Khi đo bản ngắm phản quang

- : Khi đo không gương, không bảng phản xạ

* Các trang màn hình cơ bản:

1.3.2 Định tâm, cân bằng máy toàn đạc điện tử

Đây là công việc đầu tiên cần làm để thiết lập trạm máy Sau khi bắc máy xong thì tiến hành cân máy theo phương pháp thông thường như các loại máy kinh vĩ thông thường khác Lưu ý việc cân máy ngoài việc sử dụng bọt thủy thông thường (bọt thủy tròn, bọt thủy dài) ta có thể sử dụng bọt thủy điện tử trong máy Thao tác như sau :

Bật máy bằng phím nguồn ON

Tại bất kì trang màn hình nào, ta ấn phím SFT để hiện thị biểu tượng S của chế độ

nhập kí tự chữ cái Sau đó nhấn phím • Phạm vi của vòng trong là ± 3 ′′ và vòng ngoài

là ± 4 ′′ Cân máy sao cho chấm • vào chính giữa vòng

Ta có thể sử dụng phím F1-DIGIT để xem giá trị độ lệch trục X và Y để cân máy

theo giá trị này sao cho các giá trị độ lệch bằng 0

Để quay về trang màn hình đo ấn phím ESC

Bật máy bằng phím nguồn ON Nếu trong máy không đặt chế độ tự động khởi

động màn hình ta cần quay máy và ống kính để khởi động bàn độ ngang và bàn độ đứng của máy khi nào máy phát ra tiếng beep Nếu máy được đặt chế độ tự động khởi động thì màn hình sẽ vào luôn trang màn hình đo

Ta cũng có thể bật máy và khởi động các bàn độ, sau đó nếu các trục máy lệch quá

độ lệch cho phép màn hình sẽ hiển thị dòng báo «Out of range » Tiến hành cân máy lại bằng cách sử dụng chân và các ốc cân

1.3.3 Đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử

a Đo góc

* Đo góc bằng

Sau khi định tâm máy, cân bằng máy và thực hiện quy trình đo góc bằng Cần lưu

ý mấy điểm sau:

Để lấy hướng ban đầu với số đọc trên bàn độ ngang (H) là 00

0’0” phải ấn đúp phím “đặt góc bằng về 0”

Để giữ nguyên được số đọc trên bàn độ ngang không đổi khi máy vẫn quay phải

ấn đúp phím “HOLD-giữ nhả góc” Nếu muốn bỏ trạng thái giữ số đọc như trên (để khi quay máy số đọc phải thay đổi) lại ấn đúp phím HOLD

Muốn đo góc bằng theo chế độ đọc ngược chiều kim đồng hồ (đo góc trái), ấn phím “R/L- góc bằng phải/trái” Nếu muốn bỏ trạng thái này, trở về đo thuận chiều kim đồng hồ (đo góc phải) lại ấn phím “R/L-góc bằng phải/trái”

* Đo góc bằng giữa hai điểm (hướng khởi đầu bằng 0)

Ngắm chính xác đến điểm thứ nhất Từ trang 2 của màn hình đo ấn phím 0-SET

hai lần để quy không hướng khởi đầu

Tiếp tục ngắm chính xác đến điểm thứ hai, màn hình sẽ hiện thị giá trị góc kẹp giữa hướng khởi đầu và hướng thứ hai

* Đo góc bằng có hướng khởi đầu là một giá trị cụ thể

Ngắm chính xác đến điểm thứ nhất Từ trang 2 của màn hình ấn phím H.ANG để

vào trang màn hình nhập giá trị hướng khởi đầu

Nhập giá trị hướng mà ta cần Lưu ý ta có thể tính toán góc phương vị và xác định

góc định hướng cho trạm máy bằng cách ấn phím F1-BS và nhập giá trị tọa độ của điểm định hướng Tiếp tục ấn phím ENT để chấp nhận giá trị góc vừa nhập vào Ngoài

việc nhập trực tiếp giá trị hướng cho điểm thứ nhất ta cũng có thể quay máy đến khi

nào có giá trị hướng như mình cần, sau đó từ trang màn hình đo ấn phím HOLD để

giữ nguyên giá trị hướng đó Tiếp tục quay máy ngắm chính xác về hướng thứ nhất và

ấn phím HOLD để thoát chế độ giữ giá trị góc, lúc này hướng thứ nhất sẽ có giá trị

như ta muốn

Ngắm đến điểm thứ hai, giá trị hướng của điểm thứ hai sẽ được hiển thị trên màn hình

và ấn phím OK Tương tự ngắm đến điểm thứ hai lần thứ hai và ấn phím OK Lúc này

trên màn hình sẽ hiển thị các giá trị góc đo lần thứ hai « Hah », giá trị trung bình góc bằng sau lần đo lặp thứ nhất « Ave » Reps là số lần đo lặp

Để tiếp tục đo lặp lại các bước trên (ngắm đến các hướng và ấn phím OK) Khi việc đo lặp đã hoàn thành ấn phím ESC để thoát khỏi màn hình đo lặp

Màn hình hiện thị góc đứng theo hệ độ, phút, giây Muốn đo góc đứng theo độ dốc

phần trăm thì ấn phím “đo góc đứng V” Nếu muốn bỏ trạng thái này để trở lại chế độ

đo góc V theo độ, phút giây thì ấn tiếp phím “đo góc đứng V”

b Đo cạnh

* Kiểm tra tín hiệu phản hồi