Khảo sát độ chính xác công nghệ GPS trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình

quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp đo góc cạnh Chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ mốc quan trắc ở các thời điểm chu kỳ đo khác nhau.. Phương

MỤC LỤC

Mở đầu: ………3

Chương 1: Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình 1.1 Khái niệm quan trắc chuyển dịch ngang ……… 4

1.2 Các phương pháp xác định chuyển dịch ngang công trình ……… ….7

1.3 Lưới khống chế trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình………… 18

1.4 Kết cấu mốc khống chế trong quan trắc chuyển dịch ngang ……… 21

Chương 2: Tổng quan về công nghệ GPS 2.1 Khái niệm công nghệ GPS………22

2.2 Nguyên lý hoạt động của GPS ……… ……… 23

2.3 Các đại lượng đo và các nguồn sai số đo GPS ……… 26

2.4 Các phương pháp trong đo GPS ……… 32

Chương 3: Khảo sát độ chính xác của công nghệ GPS trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình 3.1 Chọn điểm và thiết kế đo GPS……….36

3.1 Một số biện pháp nâng cao độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng công nghệ GPS……… …45

3.2 Tổ chức đo đạc thực nghiệm………49

KẾT LUẬN ……… …60

PHỤ LỤC ……… 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 92

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa hoc kỹ thuật đặc biệt là sự

ra đời của hệ thống định vị toàn cầu Global Positioning System có tên viêt tắt là GPS Hệ thống này đã mang lại một diện mạo mới cho ngành trắc địa.

Hiện nay sử dụng GPS trong trắc địa có những ưu điểm hơn hẳn với công nghệ đo đạc truyền thống Đó là khả năng đo nhanh, độ chính xác cao và đo trong mọi điều kiện thời tiết, bất kỳ thời điểm trên phạm vi toàn cầu Đối với

Việt Nam , công nghệ GPS đã có mặt từ những năm 90 của thế kỉ trước, chủ yếu phục vụ xây dựng các mạng lưới quốc gia và các lưới cạnh dài phục vụ đo vẽ bản đồ, hoặc đo nối toạ độ từ đất liền đến các đảo xa, lưới địa chính cơ sở Trong những năm gần đây, công nghệ GPS bắt đầu được nghiên cứu ứng dụng trong một số lĩnh vực của trắc địa công trình

Để thấy rõ được ưu thế vượt trội của GPS so với công nghệ truyền thống tôi đã làm đồ án tốt nghiệp với đề tài sau:

“Khảo sát độ chính xác công nghệ GPS trong quan trắc chuyển dịch ngang

công trình”

Nội dung đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình Chương 2: Giới thiệu tổng quan về công nghệ GPS.

Chương 3: Khảo sát khả năng ứng dụng của công nghệ GPS trong quan

Qua đây, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo TS

Trần Viết Tuấn cùng toàn thể các thầy, cô giáo khác trong khoa Trắc Địa đã tạo

điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bản đồ án này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày… tháng… năm…

Sinh viên thực hiện Phạm Tiến Dũng

Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG

CÔNG TRÌNH

1.1 KHÁI NIỆM QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG

1.1.1.Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình

1 Chuyển dịch công trình

Là sự thay đổi vị trí của công trình trong không gian so với vị trí ban đầu của công trình Có thể chia chuyển dịch công trình thành hai loại: chuyển dịch thẳng đứng và chuyển dịch ngang.

+ Chuyển dịch thẳng đứng: là sự thay đổi vị trí của công trình theo

phương dây dọi Chuyển dịch theo hướng lên trên gọi là trồi, theo hướng xuống dưới gọi là lún Trong thực tế, để đơn giản và tiện lợi người ta vẫn quen gọi chuyển dịch thẳng đứng hay sự trồi lún công trình là độ lún và thường ký hiệu

bằng chữ S Giá trị S có thể mang dấu dương (+) nếu công trình bị trồi hoặc dấu

âm (-) nếu công trình bị lún xuống.

+ Chuyển dịch ngang: là sự thay đổi vị trí công trình trong mặt phẳng nằm

ngang theo thời gian Ký hiệu Q là ký hiệu của chuyển dịch toàn phần có thể được phân tích theo hướng trục tọa độ qx, qy hay theo hướng bất kỳ q.

2 Biến dạng công trình

Là sự thay đổi hình dạng và kích thước của công trình so với trạng thái ban đầu của nó Biến dạng công trình là hậu quả của chuyển dịch không đều của công trình Các biểu hiện biến dạng thường gặp là sự cong vênh, vặn xoắn, các vết rạn nứt.

Chuyển dịch biến dạng công trình thường diễn ra rất phức tạp theo thời gian và được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau Nội dung môn học

nghiên cứu quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình bằng phương pháp trắc địa.

1.1.2 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình

Có nhiều nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình, song có thể quy nạp thành hai nhóm nguyên nhân chủ yếu sau:

1 Nhóm nguyên nhân thứ nhất: liên quan đến các yếu tố tự nhiên bao gồm:

+ Khả năng lún, trượt của các lớp đất đá dưới nền móng công trình và các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thủy văn.

+ Sự gia tăng tải trọng của công trình trong quá trình xây dựng.

+ Sự thay đổi tính chất cơ lý của các lớp đất đá dưới nền móng công trình

chuyển dịch biến dạng và trên cơ sở đó đề ra các biện pháp xử lý, để phòng và chống lại các nguy cơ xẩy ra trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình, cụ thể là:

+ Xác định giá trị chuyển dịch và biến dạng tại thời điểm quan trắc để đánh giá mức độ ổn định của công trình.

+ Xác định các loại biến dạng có khả năng ảnh hưởng đến quá trình vận hành công trình để đề ra chế độ sử dụng và khai thác công trình một cách hợp lý.

+ Các kết qủa quan trắc cho phép kiểm tra, tính toán, thiết kế công trình.

2 Nhiệm vụ

+ Khái quát công trình, tìm hiểu các yếu tố xây dựng, vận hành công trình

và các điều kiện tự nhiên liên quan có ảnh hưởng đến chuyển dịch và biến dạng công trình.

+ Lập sơ đồ phân bố các mốc khống chế và mốc quan trắc.

+ Thiết kế sơ đồ quan trắc.( xác lập mối quan hệ các điểm đo với lưới) + Xác định yêu cầu độ chính xác và chu kỳ quan trắc ở những giai đoạn khác nhau.

+ Lựa chọn phương pháp, phương tiện đo và đo đạc thực tế.

+ Thiết kế phương án xử lý số lieeujtinhs toán và xác định thông số

chuyển dịch và biến dạng công trình.

+ Biên tập và giao nộp thành quả.

1.1.4 Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc

Việc quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình được thực hiện dựu trên các nguyên tắc sau đây:

- Mục đích cuối cùng của bất kỳ phép đo đạc nào cũng là để xác định tọa

độ không gian của điểm trong một hệ tọa độ nào đó Quan trắc (monitoring) khác với đo đạc (surveying) ở chỗ ngoài việc xác định 3 tham số không gian của điểm còn phải xác định thêm tham số thời gian t Điều đó có nghĩa là để xác định

chuyển dịch biến dạng công trình cần đo đạc ở nhiều thời điểm, so sánh tìm ra

chuyển dịch mỗi thời điểm đo đạc như vậy gọi là một chu kỳ và chu kỳ đầu tiên gọi là chu kỳ 0.

- Chuyển dịch và biến dạng công trình được so sánh tương đối so với một

“ đối tượng ” khác được coi là ổn định (mốc khống chế ổn định hoặc công trình

CÔNG TRÌNH.

1.2.1 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn

1 Hướng chuẩn và độ lệch hướng

d

d

Hình 1.1- Khái niệm về hướng chuẩn

- Hướng chuẩn: là hướng tạo nên bởi một mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm cố định Trong đó AB là hướng chuẩn A, B là điểm chuẩn nên có yêu cầu ổn định cao và tùy thuộc theo cách thức tạo lập hướng chuẩn ta có thể có các loại hướng chuẩn khác nhau.

- Độ lệch hướng chuẩn: là khoảng cách từ điểm kiểm tra i (i= 1÷n) tới hướng chuẩn (mặt phẳng thẳng đứng) Ví dụ trên hình 1.1 điểm 1 có độ lệch hướng , độ lệch hướng điểm 2 là Theo quy ước độ lệch hướng bên phải mặt phẳng P mang dấu âm (-), lệch bên trái mang dấu dương (+).

Công tác trắc địa thực hiện với mục đích xác định độ lệch hướng của các điểm quan trắc so với mặt phẳng thẳng đứng qua 2 điểm cơ sở được gọi là đo hướng chuẩn Thực tế phương pháp hướng chuẩn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực trắc địa công trình: trong định vị công trình, trong đo vẽ hoàn công, trong đo chuyển dịch ngang các công trình dạng thẳng.

2 Phương pháp thành lập hướng chuẩn

Phụ thuộc vào phương tiện thành lập, hướng chuẩn được chia thành 3 loại: 1- Hướng chuẩn cơ học, được xác định bằng cách căng dây qua 2 điểm cố định.

2- Hướng chuẩn quang học được tạo bởi tia ngắm từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu.

3- Hướng chuẩn lade tạo bởi trục của chùm tia sáng lade từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu.

3 Phương pháp đo độ lệch hướng

Trong phương pháp hướng chuẩn quang học có hai cách đo độ lệch hướng

là phương pháp góc nhỏ và phướng pháp dung bảng ngắm di động.

a) Phương pháp góc nhỏ

Để đo độ lệch hướng của điểm i so với hướng chuẩn AB, tại điểm A đặt máy kinh vĩ, tại điểm B và điểm quan trắc i đặt bảng ngắm Đo góc và khoảng cách ngang S (hình 1.2)

d ß

B A

) ( )

m  s  ( 1.3 )

Do góc nhỏ nên số hạng thứ nhất bên vế phải của công thức (1.3) có thể

bỏ qua, như vậy sai số trung phương độ lệch hướng được tính như sau:

m  ( 1.4 )

Cần chú ý rằng, góc nhỏ là góc có thể đo được mà không cần mở ốc hãm vành độ ngang, đối với các loại máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện tử chính xác, giá

trị góc này nằm trong khoảng từ 2 60 Có thể đạt độ chính xác cao khi đo góc nhỏ do một số nguồn sai số được giảm đến mức tối đa như sai số do trôi bàn độ ngang, sai số khắc vạch bàn độ, sai số chiết quang ngang Ngoài ra đối với các

đồ hình góc nhỏ thì ảnh của sai số đo chiều dài (công thức 1.3 ) là không đáng kể

có thể bỏ qua Trong mỗi chu kỳ quan trắc chỉ cần đo góc ngang , còn khoảng cách Si có thể đo một lần ở chu kỳ đầu tiên và được sử dụng cho tất cả các chu

kỳ sau.

b) Phương pháp bảng ngắm di động

Bảng ngắm di động (hình 1.3) là thiết bị chuyên dụng, gồm có bảng ngắm (1) được đặt và có khả năng trượt trên thước khắc vạch (2), vạch khắc mm bắt đầu từ “0” ở giữa, được đánh số tăng (giảm) dần về bên phải (trái) của thước Thước khắc vạch được đặt cố định lên đế (3).

Hình 1.4- Đo độ lệch hướng bằng bảng ngắm di động

Số đọc ban đầu là số đọc khi trục đối xứng của bảng ngắm đi qua tâm mốc Muốn có số đọc đó cần đọc số 2 lần (một lần khi bảng ngắm quay về phía máy và lần thứ hai khi quay bảng ngắm 1800 so với vị trí ban đầu) và lấy trị trung bình.

Cần phải đo ngắm ở hai vị trí bàn độ đứng của máy kinh vĩ để khử sai số 2C Đối với mỗi mốc quan trắc thường đo 2 3 lần và lấy giá trị trung bình của các lần đọc số Sai số trung phương của độ lệch hướng được tính theo công thức:

) ( 2 2 2 0

2

2 2

f

ng m m m S



Trong đó: m0 – Sai số định hướng chuẩn

mng – Sai số đưa bảng ngắm vào đúng hướng chuẩn

mf – Sai số điều quang

S – Khoảng cách từ máy đến điểm đo Nếu lấy:

M0 = mng = mf = V

"

2 0

; (V là độ phóng đại của máy tính )

'' '' 3 20

4 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn

Trong phương pháp hướng chuẩn lấy trục OX trùng với hướng chuẩn và trục OY vuông góc với nó Vậy chuyển dịch ngang của một điểm là sự thay đổi tung độ của điểm đó trong các chu kỳ quan trắc khác nhau.

Giả sử có điểm quan trắc i, ở chu kỳ 1 (vị trí i1) có độ lệch hướng δ1 và ở chu kỳ 2 (vị trí i2) có độ lệch hướng δ2

Hình 1.5: Xác định chuyển dịch ngang theo hướng chuẩn

Chuyển dịch của điểm i theo hướng vuông góc với hướng chuẩn AB được tính như sau:

Qy = δ2 – δ1

(1.8)

Phương pháp hướng chuẩn dễ thực hiện và cho độ chính xác cao tuy nhiên

do chỉ quan tâm chủ yếu tới đo độ lệch hướng nên chỉ xác định được chuyển dịch theo một hướng (vuông góc với hướng chuẩn) chứ không xác định được chuyển dịch của điểm quan trắc theo hướng song song với hướng chuẩn Để khắc phục nhược điểm này, tiến hành đo bổ sung chiều dài cạnh từ điểm khống chế đến điểm quan trắc bằng các trị đo cạnh chính xác.

Nếu ngoài việc đo độ lệch hướng của điểm P so với hướng chuẩn AB, đo

bổ sung cạnh AP và BP với sai số trung phương tương ứng ms1, mS2 thì hoành độ của điểm P được tính như sau:

Hình 1.6: Đo cạnh trong hướng chuẩn

Sai số vị trí điểm P theo hướng trục hoành (Xp) được xác định theo nguyên tắc trung bình cộng trọng số:

2

2 1 2

2 1

S S

S Sm m

m m m

Sơ đồ toàn hướng.

Sơ đồ phân đoạn.

Sơ đồ nhích dần.

Sơ đồ giao chéo.

Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn thường dễ thực hiện và cho độ chính xác cao Với số lượng sơ đồ đo hướng chuẩn phong phú, có thể ứng dụng rộng rãi phương pháp này để quan trắc chuyển dịch ngang, phù hợp với điều kiện cụ thể của từng loại công trình.

1.2.2 quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp đo góc cạnh

Chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ mốc quan trắc ở các thời điểm ( chu kỳ ) đo khác nhau Trong mỗi chu kỳ thường xây dựng một bậc lưới trắc địa liên kết với các mốc quan trắc, mạng lưới này được định vị theo hệ tọa độ của lưới khống chế cơ sở tùy thuộc địa hình

A

B

X Y

β1

S1

P y

S2

β2

thực địa và đặc điểm kêt cấu công trình, có thể thành lập lưới quan trắc bằng các phương pháp tam giác, đa giác, giao hội hoặc lưới đo hướng chuẩn.

1 Phương pháp tam giác

3

Hình 1.7- Lưới tam giác trong quan trắc chuyển dịch ngang

Phương pháp tam giác (với đồ hình đo góc, đo cạnh hoặc đo góc cạnh) được áp dụng khi lưới quan trắc có một số ít điểm kiểm tra Như các công trình xây dựng ở vùng đồi núi như các đập thủy lợi- thủy điện, công trình cầu, đường….Các mốc quan trắc của công trình được bố trí ở những vị trí đặc trưng của công trình, có kết cấu thuận tiện cho việc đặt máy, gương hoặc bảng ngắm.

Để đo các yếu tố (góc, cạnh) trong lưới có thể sử dùng máy kinh vĩ hoặc toàn đạc điện tử chính xác cao Sẽ phải đặt máy tại tất cả các điểm của lưới (cả điểm khống chế và điểm kiểm tra) để đo đạc

Lưới quan trắc được xây dựng theo hình thức tam giác thường là mạng lưới dày đặc với đồ hình rất chặt chẽ, cho phép xác định tọa độ các điểm trong lưới với độ chính xác cao Tuy nhiên, do số lượng trị đo trong lưới tam giác thường lớn nên việc đo đạc trong mạng lưới cũng tốn nhiều thời gian, công sức

và các chi phí khác Hình 1.7 nêu ví dụ về một mạng lưới tam giác để quan trắc chuyển dịch công trình

Trong đó:

A, B,…E là các điểm khống chế, đặt ngoài công trình.

1, 2, 3 là các điểm quan trắc gắn trên công trình.

Dựa vào sự thay đổi tọa độ của các điểm quan trắc ở 2 chu kỳ khác nhau

để tính toán các thông số chuyển dịch (theo 1.8)

i

x i

y x

i

j i j

i j

y

j i j

i j

x

Q Arc tg

Q Q

Q

Y Y

Q

X X

Q

1 1

( 1.11 ) Sai số trung phương xác định chuyển dịch toàn phần của điểm i được tính theo công thức:

2 2 2

2

y x y

2 Phương pháp đường chuyền (đa giác)

Phương pháp đa giác được sử dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của những công trình có dạng hình cung như các tuyến đường, hầm giao thông, tuyến đập dạng vòm.Trên mỗi tuyến quan trắc xây dựng1 đường chuyền qua các mốc gắn tại công trình, ở hai đầu được dựa trên 2 điểm khống chế cơ sở và đo nối ít nhất 2 phương vị gốc đo góc, cạnh trong tuyến đa giác bằng máy toàn đạc điện tử chính xác.

Tuyến đa giác để quan trắc chuyển dịch ngang công trình thường có dạng gần với đường chuyền duỗi thẳng Sai số vị trí các điểm của tuyến phụ thuộc vào sai số đo góc m, sai số đo cạnh ms, điểm yếu nhất (sau bình sai ) sẽ là điểm ở giữa tuyến và được ước lượng gần đúng như sau:

Hình 1.8- Sơ đồ lưới quan trắc trong phương pháp đa giác

Trước hết tính sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền (sau khi

đã hiệu chỉnh góc sơ bộ):

) 2 )(

1 (

2

2 2

5 2

M

Trong các công thức trên ms và m - sai số đo cạnh và đo góc; n – số cạnh trong đường chuyền, S – chiều dài cạnh trong đường chuyền.

3 Phương pháp giao hội

Phương pháp này độ chính xác kém hơn phương pháp tam giác vì ít trị đo hơn nhưng lại là phương pháp chủ yếu để quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình thủy điện dạng vòm.

P

C

BA

YO

án cần cân nhắc, lựu chọn đồ hình giao hội phù hợp, để vừa đảm bảo các yêu cầu

kỹ thuật quan trắc, vừa đạt hiệu quả kinh tế của công việc Trong lưới giao hội, máy đo được đặt tại các điểm khống chế cơ sở, tiêu ngắm (hoặc gương) đặt tại mốc quan trắc Từ các điểm lưới khống chế tiến hành đo các yếu tố cần thiết (góc hoặc cạnh) đến tất cả các điểm quan trắc trên tuyến.

Xét điểm quan trắc P được xác định bằng một trong 3 phương pháp giao hội đơn là giao hội góc, giao hội cạnh và giao hội góc – cạnh (hình 1.7) Ký hiệu sai số đo góc là m , còn sai số đo cạnh S1 và S2 là m 1 và m 2 tương ứng.Khi đó các công thức tính sai số vị trí điểm P đối với từng trường hợp giao hội như sau:

34

78

56

Hình 1.10- Sơ đồ lưới khống chế đo góc - cạnh

- Trường hợp giao hội góc

2 2

2 1 '

) (

) (

1

S S

"

P P

P P

P

m m

m m

m





( 1.17 ) Trong đó '

Khi điểm P được xác định bằng phương pháp giao hội từ hơn 2 điểm khống chế cơ sở, ký hiệu N là số lượng tất cả các trị đo, K là số trị đo tối thiểu ( trong lưới giao hội K=2 ), khi đó có thể tính gần đúng sai số trung phương vị trí điểm giao hội theo công thức:

N

K M

- Khi chiều dài cạnh ngắn thì độ chính xác giao hội góc và giao hội cạnh là tương đương.

- Khi chiều dài tăng lên độ chính xác của lưới giao hội góc giảm rất nhanh

so với lưới giao hội cạnh, đồng thời độ chính xác của lưới giao hội góc – cạnh cũng không tăng nhiều so với lưới giao hội cạnh.

Từ những phân tích trên có thể nhận thấy: với các mạng lưới cỡ vừa và lớn (chiều dài trong lưới giao hội dao động trong khoảng 300 1500m) thì áp dụng giao hội cạnh là có lợi nhất.

1.3 LƯỚI KHỐNG CHẾ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH

- Lưới cơ sở: Các điểm của lưới khống chế cơ sở được chọn làm cơ sở tọa

độ gốc cho việc xây dựng và tính toán mạng lưới quan trắc Ngoài yêu cầu chọn điều kiện vị trí địa chất ổn định nàm ngoài phạm vi tác động của biên dạng công

cho việc đặt máy và đo ngắm tới các điểm quan trắc Với những công trình đòi hỏi quan trắc với độ chính xác cao thì các mốc khống chế cơ sở được thiết kế theo dạng định tâm bắt buộc Đối với các công trình thủy điện, các mốc khống chế cơ sở thường được bố trí ở hai đầu đập và hai bên bờ song về phía hạ lưu.

- Lưới quan trắc: gồm các mốc kiểm tra gắn trên công trình Bố trí đều

trên công trình tại những nơi dự kiến chuyển dịch ngang xảy ra nhiều và thuận lợi cho quan trắc.

- Hai cấp lưới này tạo thành 1 hệ thống lưới khống chế thống nhất và đươc

đo đạc đồng thời trong mỗi chu kỳ.

2 Cấu trúc hình học của lưới:

Để đảm bảo độ chính xác cao của công tác quan trắc, đồ hình của lưới khống chế được thiết kế dưới dạng tam giác dày đặc Hiện nay, nhờ những tiến

bộ vượt bậc trong công nghệ đo dài điện tử nên mạng lưới khống chế thường xây dựng dưới các hình thức lưới tam giác đo cạnh hoặc đo góc- cạnh.

1.3.2 Nguyên tắc xây dựng lưới khống chế quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Như đã biết, chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ các điểm quan trắc gắn trên công trình ở 2 chu kỳ quan trắc khác nhau Như vậy để thực hiện quan trắc chuyển dịch cần phải xây dựng một mạng lưới khống chế với 2 loại điểm mốc.

- Hệ thống mốc loại 1 được xây dựng tại vị trí cố định bên ngoài phạm vi ảnh hưởng chuyển dịch của công trình, các mốc này có tác dụng là cơ sở tọa độ gốc cho toàn bộ công tác quan trắc và được gọi là mốc khống chế cơ sở Yêu cầu đối với điểm mốc khống chế là phải có vị trí ngoài công trình, không quá xa công trình, nơi có điều kiện địa chất ổn định cố thể bảo quản lâu dài Thuận tiên cho công việc quan trắc bằn công nghệ truyền thống cũng như GPS.

- Hệ thống mốc loại 2 hay còn gọi là lới quan trắc bao gồm các mốc kiểm tra gắn trên công trình, bố trí đều trên công trình tại những nơi dự kiến chuyển dịch ngang xảy ra nhiều và thuận tiện cho quan trắc.

- hai cấp lưới này tạo ra một hệ thống lưới khống chế thống nhất và được

đo đạc đồng thời trong mỗi chu kỳ Hai cấp lưới này có độ chính xác cao nên cần

có nhiều biện pháp đảm bảo độ chính xác trong đo đạc, một trong những biện pháp đó là phải sử dụng các mốc có cấu tạo định tâm bắt buộc, nhằm loại bỏ sai

số định tâm.

1.3.3 Yêu cầu độ chính xác các bậc lưới (mQ)

Cơ sở tính toán độ chính xác các bậc lưới trong quan trắc chuyển dịch công trình là yêu cầu độ chính xác xác định chuyển dịch ngang (mQ), thông thường giá trị mQ phụ thuộc vào một số yếu tố như điều kiện địa chất nền móng, đặc điểm kết cấu, chế độ vận hành công trình Do lưới quan trắc chuyển dịch công trình thường có yêu cầu rất chặt chẽ về độ chính xác, vì vậy khi ước tính cần phải áp dụng tiêu chuẩn sai số theo hướng để đặc trưng cho độ chính xác của bậc lưới quan trắc Sai số vị trí điểm theo hướng cho trước ( ) được tính theo công thức:

4

4 ) (

2

2 2

xy yy

xx yy

2

2 2

xy yy

xx yy

xyQ Q

Q Tan



) 2 ( 

Bảng 1.1- Yêu cầu độ chính xác cấp lưới

hợp các bậc lưới (mm)

Lưới khống chế

Mốc quan trắc được gắn trên công trình tại những vị trí cần theo dõi

chuyển dịch Kết cấu mốc phải lựu chọn cẩn thận để đảm bảo độ bền vững, có thể bảo quản lâu dài và thuận lợi cho việc đặt thiết bị quan trắc.

1.4.1 Kết cấu mốc trong quan trắc chuyển dịch công trình

Trong quan trắc chuyển dịch ngang thường sử dụng loại mốc cột có kết cấu định tâm bắt buộc, loại mốc này cho phép thực hiện định tâm máy và tiêu ngắm với độ chính xác cao Tuy nhiên khi áp dụng các loại mốc trên cần phải có biện pháp để giữ cột mốc không bị nghiêng đi do các tác động cơ học hoặc do bản thân của quá trình chuyển dịch công trình.

Đối với những công trình có yêu cầu độ chính xác quan trắc không cao, cố thể sử dụng các loại mốc chôn chìm với lõi mốc được gia công bằn hợp kim thép không gỉ và có khắc vạch chữ thập để đánh dấu vị trí tim mốc.

1.4.2 Phân bố mốc quan trắc

Đối với các công trình dân dụng,mốc quan trắc được đặt theo chu vi của công trình, các mốc cách nhau không quá 20m, ở những vị trí chịu ảnh hưởng lớn của áp lực ngang thì khoảng cách giữa các mốc là 10 15m.

Đối với công trình công nghiệp, phân bố các mốc quan trắc tùy thuộc vào loại móng công trình, móng băng liền khối: các mốc đặt cách nhau 10 15m, móng cọc hoặc khối: trên mỗi khối móng được đặt không ít hơn 3 mốc.

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS

2.1 KHÁI NIỆM GPS

NASTAR Global Positioning System ( GPS) là hệ thống định vị toàn cầu với các ưu điểm :

- Độ chính xác định vị cao.

- Có sẵn cho người sử dụng ở bất cứ đâu trên trái đất

- Hoạt động liên tục 24h /ngày ,trong mọi điều kiện thời tiết.

Việc xây dựng thành công hệ thống GPS là nhờ vào những thành tựu khoa học và kĩ thuật sau :

-Độ tin cậy cao của hệ thống không gian

-Công nghệ đồng hồ nguyên tử độ chính xác cao.

-Khả năng xác định và theo dõi vệ tinh một cách chính xác.

Bảng 2.1- một số đực trưng của hệ thống định vị toàn cầu GPS

L2= 1227.60MHz

P- code (L1, L2)

1.023MHz 10.23MHz

Hình 2.1- sơ đồ hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu

1 Đoạn không gian

Gồm 24 vệ tinh phân bố trên 6 mặt phẳng quỹ đạo, Ởở đọ cao khoảng

20200 km mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo một góc 550 (hình 2.2) Bán kính quỹ đạo các vệ tinh xấp xỉ 26560 km Chu kỳ chuyển động

vệ tinh trên quỹ đạo là 817 phút Theo thiết kế, hệ thống gồm 24 vệ tinh, mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh Với sự phân bố vệ tinh trên quỹ đạo như vậy, trong bất kỳ thời gian nào và ở bất kỳ vị trí quan trắc nào trên trái đất cũng có thể quan trắc được ít nhất 4 vệ tinh GPS.

Hình 2.2- vệ tinh GPS

Tất cả các đông hồ của hệ thống GPS hoạt động ở tần số 10.23 MHz Các

mã (code) tín hiệu và tần số sóng tải dựu trên tần số đồng hồ cơ sở chuẩn Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ sở là f0 =

10.23MHz Tần số này còn là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên tử, với độ chính xác cỡ 10-12 Từ tần số cơ sở f0 thiết bị sẽ tạo ra hai tần số song tải L1 và L2:

Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu phát đi được điều biến mang theo các code riêng biệt, đó là C/A code, P code và Y code

2 Đoạn điều khiển

Nhiệm vụ chủ yếu của đoạn điều khiển là duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống định vị Trạm điều khiển trung tâm (Master Control Station –viết tắt là MCS) được đặt tại căn cứ không quân của mỹ gần Colorado springs

Trạm điều khiển trung tâm này có nhiệm vụ chủ yếu trong đoạn điều khiển, cập nhật thông tin đạo hang truyền đi từ vệ tinh

Cùng phối hợp hoạt động với trạm điều khiển trung tâm là hệ tống hoạt động kiểm tra (Operational Control System- viết tắt là OCS) bao gồm các trạm theo dõi (monitoring stations) phân bố quanh trái đất, đó là các trạm Colorado Springs, Hawaii, Assension Islands, Diego Garcia, Kwajalein.

Hình 2.3- Các trạm điều khiển của hệ thống GPS

Các trạm này theo dõi liên tục tất cả các vệ tinh có thể quan sát được Các

số liệu quan sát được ở các trạm này được chuyển về trạm điều khiển trung tâm MCS, tại đây việc tính toán số liệu chung dược thực hiện và cưới cùng các thông tin đạo hang cập nhật được chuyển lên các vệ tinh, để sau đó từ vệ tinh chuyển đến các máy thu của người sử dụng.

Như vậy vai trò của đoạn điều khiển rất quan trọng vì nó không chỉ theo dõi các vệ tinh mà còn liên tục cập nhật để chính xác hóa các thông tin đạo hàng, trong đó có lịch vệ tinh quảng bá, đảm bảo độ chính xác cho công tác định vị bằng hệ thống GPS.

Gần đây số lượng trạm quan trắc tăng lên Nhiều cơ quan trắc địa bản đồ của các quốc gia khác nhau, nhiều viện nghiên cứu, các trường đại học và nhiều vnhoms nghiên cứu ở mọi nơi trên thế giới đã có được các trạm quan trắc GPS

3 Đoạn sử dụng

Đoạn sử dụng bao gồm tất cả máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu

vệ tinh GPS phục vụ cho các mục đích khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không, trên đất liền, và phục vụ công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới

số cải chính đo vi phân cho các trạm đo.

Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trong đoạn sử dụng Nhờ các tiến

bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, viến thông và kỹ thuật thông tin tín hiệu số, các máy thu GPS đã ngày một hoàn thiện Hiện nay đã có nhiều loại máy thu có thể đo ở chế đọ tức thời (Real Time) Dạng máy thu phổ biến hiện nay là máy thu đa kênh (Multichannel) Các loại máy thu này thường có từ 8 đến 12 kênh, mỗi kênh sẽ độc lập theo dõi và thu tín hiệu từ một vệ tinh Kèm theo các máy thu GPS phục vụ công tác trắc địa là các phần mềm xử lý số liệu đo Các phần mềm này cũng được liên tục phát triển, ngày một hoàn hảo về chức năng và tính tiện dụng.

Trong trắc địa công trình và đặc biệt trong công tác quan trắc biến dạng công trình, vị trí tương hỗ giữa các điểm quan trắc trên công trình đòi hỏi xác định với độ chính xác cao, do vậy thường chỉ sử dụng phương pháp đo tương đối Phương pháp định vị tương đối có thể cho phép xác định vị trí với độ chính xác cỡ 5 10mm.

2.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO VÀ NHỮNG NGUỒN SAI SỐ ĐO GPS

2.3.1 Các đại lượng đo GPS

1 Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thu GPS tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảng thời gian lan truyền của tín hiệu code, từ đó dễ dàng xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm ăngten của máy thu) Do đó có sự không đồng bộ giữa đồng hồ vệ tinh và máy thu, do đó có ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảng cách giả.

Hình 2.5- Xác định hiệu số giữa các thời điểm

Nếu ký hiệu tọa độ của vệ tinh là XS,XS,ZS ; tọa độ của điểm xét (máy thu)

là XP, YP, ZP ; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu là t, sai số không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là t, khoảng cách giả

đo được là R, ta có phương trình:

(2.1)

Trong đó : R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu

– Tọa độ vệ tinh – Tọa độ điểm mặt đất

c – Tốc độ lan truyền sóng

t – Thời gian sóng đi từ vệ tinh đến máy thu

t – Sai số đồng hồ Tập hợp các phương trình dạng (2.1) ta có hệ thống phương trình có 4 ẩn

số là t, XP, YP, ZP Trong đó XS,XS,ZS biết được từ mã lịch vệ tinh (tần số 50Hz), t được xác định theo đồng hồ vệ tinh và máy thu theo mã C/A, c là hằng

số tốc độ truyền sóng điện từ.

Trong số trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế

hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 3m, tức là hầu như không thua kém gì so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng đại trà Chính vì lý do này mà Mỹ đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A-code Nhưng ngày nay do kỹ thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu

SA, chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5 năm 2000.

2 Đo pha sóng tải

Các sóng tải L1, L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số pha của sóng tải do máy thu nhận được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra.

Nguyên lý đo pha của sóng tải được mô tả theo công thức sau

(2.2) Trong đó:

: hiệu số pha do máy thu đo được ( 0 << 2 )

R: Khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu

: Bước sóng của sóng tải

N: Số nguyên lần bước sóng  chứa trong R (N được gọi là số nguyên đa trị và được xác định trong quá trình đo)

t: Số hiệu chỉnh đồng hồ

Trong trường hợp đo theo pha sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác cỡ centimet, thậm chí nhỏ hơn Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm đáng kể sai số do tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được đơn giản hơn.

3 Đo khoảng cách giả theo tần số Doppler

Sử dụng quan trắc Doppler là một trong những mô hình bài toán được sử dụng trong việc tính khoảng cách đo bằng công nghệ đo GPS( hệ thống

TRANSIT) Trong hệ thống này, hiệu tần số Doppler được sử dụng ( ví dụ như hiệu pha) để xác định hiệu khoảng cách Hiệu tần số Doppler xác định theo công thức:

Về nguồn sai số trong phương pháp đo khoảng cách gải theo tần số Doppler chỉ phụ thuộc vào vận tốc thay đổi của sự thay đổi đồng hồ( 

  )

2.3.2 Những nguồn sai số trong đo GPS

1 Sai số của đồng hồ khi đo thời gian

Sai số này là do quá trình chế tạo đồng hồ trên vệ tinh, trong máy thu và

sự không đồng bộ giữa chúng Sai số này được đoạn điều khiển trên mặt đất theo dõi tại đó xử lý và phát đi các số hiệu chỉnh cho các máy thu theo tệp thông tin đạo hàng.

Để làm giảm ảnh hưởng của sai số đồng hồ cả của vệ tinh và máy thu, người ta sử dụng hiệu các trị đo giữa các trạm quan sát cũng như giữa các vệ tinh

2 Sai số của quỹ đạo vệ tinh (Ephemeric)

vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo có thể không tuân thủ nghiêm ngặt định luật Kepler do nhiều tác động nhiễu như tính không đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời và các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, ảnh hưởng của bức xạ mặt trời làm cho sự chuyển động của vệ tinh bị nhiễu

Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn đến sai số xác định tọa độ điểm quan sát khi thực hiện định vị tuyệt đối điểm Nhưng sai số này lại được loại trừ đáng kể trong bài toán định vị tương đối giữa hai điểm

3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu

a) Ảnh hưởng của tầng điện ly

Khi tính toán khoảng cách đến vệ tinh, đầu tiên ta đo khoảng thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu và sau đó nhân khoảng thời gian này vớivận tốc ánh sáng Vấn đề ở đây là vận tốc này thay đổi phụ thuộc vào tình trạng của tầng khí quyển Lớp trên của tầng khí quyển gọi là tầng điện

ly gồm các hạt mang điện, gây tác động làm chậm tín hiệu mã và nhanh tín hiệu sóng mang.

Tác động của tầng điện ly đối với tín hiệu điện tử phụ thuộc vào tần số của nó Tần số càng cao thì ảnh hưởng càng ít Do đó ta có thể sử dụng 2 tần số sóng mang khác nhau để đo độ trễ, sai lệch giữa 2 tín hiệu này và

từ đó loại bỏđược ảnh hưởng của tầng điện ly.

b) Ảnh hưởng của tầng đối lưu:

Lớp thấp hơn của tầng khí quyển chứa đựng hơi nước được gọi là tầng đối lưu, gây tác động làm chậm cả tín hiệu mã lẫn tín hiệu sóng mang

Ảnh hưởng của tầng đối lưu phụ thuộc vào góc ngưỡng cao của vệ tinh, độ cao của điểm quan sát so với mặt nước biển

Nếu lấy hiệu trị đo giữa hai điểm quan trắc thì ảnh hưởng của tầng này được giảm đáng kể Trên thực tế để giảm ảnh hưởng của tầng đối lưu khi đo GPS phải tiến hành đo độ ẩm, áp suất, nhiệt độ sau đó tính hiệu chỉnh vào các trị đo.

So với tầng điện ly, sai số do tầng đối lưu biến đổi chậm Thông thường

mức độ thay đổi theo thời gian không quá 1cm/s đối với các vệ tinh có góc cao trên 30o

Để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu quy định chỉ quan sát vệ tinh có góc 15o trở lên so với mặt phẳng chân trời.

4 Sai số đa đường dẫn của tín hiệu vệ tinh (multipath error)

Anten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới, mà còn nhận được cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh Sai số

do hiện tượng này gây ra được gọi là sai số đa đường dẫn của tín hiệu vệ tinh.

Đa đường dẫn là nguồn sai số chủ yếu đáng quan tâm đối với kết quả định

vị GPS Các tín hiệu đi từ vệ tinh đến máy thu có thể qua nhiều đường dẫn do hiện tượng phản xạ tín hiệu Hiện tượng đa đường dẫn gây biến dạng tín hiệu điều biến C/A code, P code và ảnh hưởng đến các vị trí đo pha song tải Các tín hiệu đa đường dẫn có thời gian phát đi cùng nhau từ vệ tinh, song khi đến máy thu sẽ bị thay đổi code và pha do hiện tượng phản xạ khác nhau và phụ thuộc vào chiều dài đường truyền tín hiệu Các tín hiệu đa đường dẫn bao giờ cũng đến máy thu chậm hơn so với tín hiệu đi theo đường thẳng do phải trải qua một quãng đường dài hơn, chính là quãng đường đi của tín hiệu phản xạ.

Đáng lưu ý là các nhiễu đa đường dẫn đến từ phía dưới của máy thu Dựa vào dạng của anten sử dụng ta phải lưu ý đếnbề mặt đất dưới máy thu Thông thường mặt dưới là bề mặt kim loại có dạng hình tròn hoặc hình vuông Để làm giảm sai số đa đường dẫn thì tốt nhất phía dưới máy thu phải có cấu tạo dạng hình xuyến ghép lại Đó là các vòng kim loại nằm ngang với khoảng cách rộng

cỡ 1,5 bước sóng tải Ngoài ra khi chọn điểm đo cần chú ý tránh các tán cây, cạnh các nhà cao tầng, đường điện, cáp thông tin….

5 Ảnh hưởng của phân bố đồ hình vệ tinh

Độ chính xác của việc xác định vị trí điểm bằn công nghê GPS tuyệt đối

phụ thuộc trực tiếp vào đồ hình phân bố vệ tinh vào thời điểm quan trắc Sai số GPS từ đồ hình vệ tinh được gọi là hệ số suy giảm độ chính xác GDOP

(Geometrical Dilution of Precision) GDOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác.

6 Các sai số do người đo

-Định tâm cân bằng máy thu tín hiệu GPS thiếu chính xác.

-Đo đạc sai chiều cao anten của máy thu tín hiệu GPS.

Thông thường lỗi thứ 2 dễ mắc phải hơn.Vì đo GPS là dữ liệu không gian

ba chiều nên sai số độ cao và mặt phẳng có liên hệ ,ảnh hưởng trực tiếp tới nhau

do vậy việc đo đạc chính xác chiều cao anten của máy đo GPS rất quan trọng và thể hiện tính xác thực của trị đo GPS

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRONG ĐO GPS

2.4.1 Nguyên lý định vị tuyệt đối

Nguyên lý chung của định vị GPS tuyệt đối được dựa trên cơ sở giao hội không gian các khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu và tọa độ của các vệ tinh

đã biết để tính ra tọa độ của điểm quan sát trong hệ tọa độ GPS.

Hình 2.6: kỹ thuật định vị tuyệt đối

Các phương pháp định vị tuyệt đối:

- Định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả.

- Định vị GPS tuyệt đối bằng pha sóng tải.

- Định vị tuyệt đối bằng tần số Doppler.

Độ chính xác của định vị tuyệt đối phụ thuộc vào nhiều nguồn sai số, trong đó ảnh hưởng của sai số quỹ đạo vệ tinh gần như trọn vẹn đến kêt quả định

vị Do đó độ chính xác định vị tuyệt đối thấp và thường phục vụ vào các công tác không cần độ chính xác cao Từ đó ta có thể thấy không sử dụng phương pháp

đo này trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình.

2.4.2 Nguyên lý định vị tương đối.

Nguyên lý định vị GPS tương đối là việc xác định hiệu tọa độ giữa hai

điểm khi có hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau.

Hình 2.7: kỹ thuật định vị tương đối

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng

đo là pha của sóng tải Nhằm đạt được độ chính xác cao nhất cho kết quả xác định hiệu tọa độ hay vị trí tương hỗ giữa hai điểm người ta tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số như sai số đồng hồ, sai số do quỹ đạo vệ tinh, số nguyên đa trị,…

1 Định vị tương đối tĩnh.

Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định hiệu toạ độ (vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác trắc địa - địa hình

Trong trường hợp này cần có hai máy thu GPS đặt cố định tại hai điểm, một máy đặt tại điểm đã biết toạ độ, máy còn lại đặt ở điểm cần xác định Cả hai máy đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục trong suốt thời gian của ca đo (session).

Định vị tương đối tĩnh cho độ chính xác rất cao cỡ 1mm trên 1 km Thời gian thu tín hiệu trong mỗi ca đo thường từ 10 đến 120 phút phụ thuộc vào

khoảng cách đo, số lượng vệ tinh quan sát được, vào cấu trúc hình học và phương pháp sử dụng trong đo đạc và xử lý số liệu GPS.

Các ứng dụng của định vị tương đối tĩnh được phục vụ cho công tác đo đạc với độ chính xác cao như đo lưới khống chế, đo biến dạng…

2 Định vị tương đối động.

Trong định vị tương đối động cần hai máy thu, một máy được đặt cố định tại một điểm đã biết tọa độ của một cạnh đáy cố định Máy thu thứ hai được di chuyển và vị trí của nó sẽ được xác định trong mọi thời diểm bất kỳ Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm

đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng một phút bởi số nguyên đa trị sau khi đã xác định thì được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt cả chu kỳ đo.

Kỹ thuật đo tương đối động về nguyên tắc gần giống như phương pháp đo tĩnh nhanh Phương pháp này tốt nhất là thực hiện với máy thu hai tần số trong

đó sử dụng các trị đo là code và pha sóng tải ở cả hai tần Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi cao về thiết bị và tổ chức đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình cũng như tín hiệu của vệ tinh.

Có các kỹ thuật đo động khác nhau như: Đo động liên tục (continuous), đo dừng và đi (stop and go)…

Ở khoảng cách 20 km, bằng phương pháp đo tương đối động có thể xác định được các cạnh đáy với độ chính xác cỡ cm nên phương pháp này gặp nhiều hạn chế trong đo quan trắc chuyển dịch.

3 Đo giả động.

Ngoài phương pháp đo tương đối động còn phương pháp đo tương đối giả động ( pseudokinematic relative positioning ) Phương pháp này gần với phương pháp đo tĩnh Kỹ thuật đo này cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian ngắn.

Phương pháp đo này có thể đạt độ chính xác dưới cm do đó nó được sử dụng để đo khống chế ảnh, đo khống chế cấp thấp, đo đạc mỏ…

Chương 3 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÔNG NGHỆ GPS TRONG

QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH CÔNG TRÌNH

3.1 THIẾT KẾ LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

3.1.1 Chọn Điểm GPS

Định vị GPS chỉ có thể thực hiện được khi vị trí máy thu đặt ở những vị trí thuận lợi cho thu tín hiệu từ vệ tinh GPS Như đã biết tín hiệu GPS thuộc giải sóng radio cực ngắn, dễ bị che chắn, do vậy cần đảm bảo sự thông thoáng giữa

vệ tinh và máy thu.

Khi thiết kế và chọn điểm GPS cần lưu ý tới 3 điều cơ bản sau:

hang rào, mặt nước…, vì chúng có thể gây hiện tượng đa đường dẫn.

 Không quá gần các thiết bị điện (như trạm phát sóng, đường dây cao áp…) có thể gây nhiễu tín hiệu.

Ngoài ra còn lưu ý bố trí điểm gần các đường giao thông dễ đi lại, rút ngắn thời gian đo đạc lưới Thêm vào đó nên lưu ý bố trí điểm GPS ở những nơi có nền đất ổn định và tránh khả năng nhầm lẫn mốc.

3.1.2 Thiết kế đo GPS.

Trong thiết kế đo GPS tùy thuộc vào mục đích sử dụng số liệu đo mà nội dung thiết kế có thể khác nhau, ở đây ta đi thiết kế lưới GPS trong quan trắc chuyển dịch công trình, bao gồm các bước cơ bản sau:

+Thiết kế mạng lưới GPS (trong đo tĩnh)

+ lập kế hoạch đo, gồm các công tác chuẩn bị trước như lựa chọn thiết bị máy thu cùng các phụ kiện, chuẩn bị nhân lực, phương tiện đi lại lựa chọn thời gian đo thích hợp (lập lịch đo…) Khảo sát thực địa khu đo và lên kế hoạch di chuyển máy giữa các thời đoạn đo.

1 Thiết kế lưới quan trắc chuyển dịch.

Mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng công nghệ GPS cũng như lưới quan trắc chuyển dịch ngang bằng các trị đo mặt đất thường được cấu thành bởi hai cấp lưới độc lập: cấp lưới cơ sở và cấp lưới quan trắc.

a lưới cơ sở

Các điểm khống chế cơ sở được bố trí ngoài công trình, ở nơi có điều kiện địa chất ổn định, bảo quản được lâu dài và thuận tiện cho việc quan trắc tới các điểm gắn trên công trình Các điểm lưới cơ sở dùng làm gốc khởi tính toạ độ cho các điểm lưới quan trắc nên yêu cầu có độ ổn định cao.

b Lưới quan trắc