Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình thủy điện

Ngày nay vấn đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắc địa nói chung và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến. Với các trị đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công nghệ GPS có tiềm năng đạt được độ chính xác cao về vị trí tương hỗ giữa các điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiêu chuẩn chặt chẽ của các mạng lưới chuyên dùng trong TĐCT. Đối với các công trình thuỷ điện có địa hình phức tạp, độ dốc lớn, quy mô công trình lớn, kéo dài theo dọc sông thì việc ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng thành lập các loại lưới khống chế là hoàn toàn hợp lý và đạt hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống trước đây.

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay vấn đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắcđịa nói chung và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến.Với các trị đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ,công nghệ GPS có tiềm năng đạt được độ chính xác cao về vị trítương hỗ giữa các điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiêu chuẩnchặt chẽ của các mạng lưới chuyên dùng trong TĐCT Đối với cáccông trình thuỷ điện có địa hình phức tạp, độ dốc lớn, quy mô côngtrình lớn, kéo dài theo dọc sông thì việc ứng dụng công nghệ GPStrong xây dựng thành lập các loại lưới khống chế là hoàn toàn hợp lý

và đạt hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống trướcđây Với mục đích nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ GPS vàothực tiễn xây dựng các công trình thuỷ điện tôi đã chọn đề tài:

Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện

Bố cục của đề tài gồm 3 phần:

Chương 1: Yêu cầu, đặc điểm đối với lưới khống chế thi công

công trình thủy điện

Chương 2: Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện Chương 3: Thực nghiệm xử lý số liệu của lưới.

Trong thời gian thực hiện đề tài này được sự nhiệt tình giúp đỡ củaPGS.TS Trần Khánh cùng các thầy cô trong khoa, sự đóng góp ýkiến của các bạn đặc biệt là sự nỗ lực hết mình của các thành viêntrong nhóm Chúng em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa họcnày

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức còn hạn hẹp, kinhnghiệm thực tế chưa nhiều, thời gian nghiên cứu ít nên không tránhkhỏi những thiếu sót Chúng em mong được sự đóng góp ý kiếncủa quý Thầy cô và các bạn để nghiên cứu khoa học này đượchoàn thiện hơn

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG

CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

1.1.1 Khái niệm chung

Bố trí công trình là công tác trắc địa được tiến hành ở ngoàithực địa để xác định vị trí mặt bằng và độ cao của các điểm, độ caothẳng đứng của các kết cấu, các mặt phẳng đặc trưng của côngtrình để xây dựng theo đúng thiết kế

Lưới khống chế thi công thường được thành lập dưới dạnglưới tự do vì :

- Độ chính xác yêu cầu trong giai đoạn bố trí thi công côngtrình cao hơn độ chính xác của lưới cơ sở được thành lập trong giaiđoạn khảo sát thiết kế

- Hệ tọa độ trong giai đoạn khảo sát là hệ tọa độ nhà nướccòn trong giai đoạn bố trí công trình thường sử dụng hệ tọa độ quyước riêng

- Lưới khống chế thi công thường được quy chiếu lên mặtphẳng có độ cao trung bình của khu vực thi công

- Công trình thủy điện thường trải dài trên 1 khu vực rộnglớn, mật độ bố trí tại mỗi vị trí là khác nhau.Thường tại khu vựcnhà máy có khối lượng công tác bố trí nhiều hơn khu vực xây dựngđập

Cơ sở hình học để chuyển bản thiết kế ra ngoài thực địa làcác trục bố trí, vị trí của chúng chỉ rõ trên bản thiết kế, người taphân biệt một số trục bố trí như trục chính, trục cơ bản, trục chitiết…

- Trục chính là các trục đối xứng của công trình, đối với côngtrình dạng tuyến đó là trục dọc của công trình

- Trục cơ bản là trục tạo nên hình dạng và kích thước theochu vi công trình

- Trục chi tiết, trục trung gian là những trục để bố trí cácphần chi tiết của công trình

Để tiến hành bố trí công trình, cần xây dựng trên thực địamột hệ thống các điểm mặt bằng và độ cao gọi là lưới khống chếthi công, tọa độ và độ cao của chúng được xác định với độ chínhxác cần thiết Sau đó tiến hành tính toán và lập các bản vẽ bố trídựa trên tọa độ và độ cao các điểm trong lưới và các số liệu thiếtkế.

1.1.2 Trình tự thực hiện công tác bố trí công trình

Công tác bố trí công trình được tiến hành theo ba giai đoạn:

- Bố trí cơ bản: từ điểm khống chế trắc địa bố trí trục chính

của công trình Từ trục chính bố trí trục cơ bản

- Bố trí chi tiết: từ trục chính và trục cơ bản bố trí các trụcdọc trục ngang của các bộ phận công trình, đồng thời bố trí cácđiểm và mặt phẳng theo độ cao thiết kế

- Bố trí công nghệ: công tác trong giai đoạn này nhằm đảmbảo lắp đặt và điều chỉnh các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật

1.2 MỘT SỐ YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI MẠNG LƯỚI THICÔNG TRONG XÂY DỰNG THỦY ĐIỆN.

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc chung của công trình thủy điện.

Các công trình thuỷ lợi được xây dựng để sử dụng các tàinguyên thuỷ năng và nguồn dự trữ nước vào việc giải quyết một sốvấn đề của nền kinh tế quốc dân Một số vấn đề quan trọng đó là:

- Sử dụng năng lượng dòng chảy ở các trạm thuỷ điện

- Giải quyết vấn đề giao thông bằng cách xây dựng hệ thốngcác kênh dẫn và âu thuyền

- Tưới và tiêu nước cho các vùng đất canh tác

- Cấp nước cho các thành phố và các Sở giao thông, CôngNông nghiệp

Tập hợp các công trình thuỷ lợi để giải quyết đồng thời cácvấn đề trên được gọi là đầu mối thuỷ lợi Một đầu mối thuỷ lợi lớn

có thể bao gồm những công trình sau:

- Đập chắn bằng bê tông cốt sắt có sân tràn hoặc đập đấtkhông sân tràn

- Các công trình để thông thương dòng chảy (như các âuthuyền hoặc kênh nổi và ngầm).

- Các công trình để cá qua lại giữa thượng và hạ lưu

- Hồ chứa nước cùng với công trình thoát nước và các kênhdẫn để cấp thoát nước cho đồng ruộng

Các công trình thủy điện được phân loại như sau:

- Nhà máy sau đập: các nhà máy kiểu này thì có đập đượcxây dựng ở gần nhà máy, như nhà máy thủy điện Hòa Bình,Sơn

La, thủy điện Thác Bà…

- Nhà máy đường dẫn: thủy điện được xây dựng theo phươngpháp này thì đập được bố trí xây dựng cách xa nhà máy, nước đượcdẫn qua ống dẫn vào nhà máy, như thủy điện A Lưới

Các tuyến đập thì được phân loại theo hình dạng: có đập

cong ( hình 1.1a), đập thẳng ( hình 1.1b).

(Hình 1.1a) ( Hình

1.1b)

Hình 1.1: Đập nhà máy thủy điện Hòa Bình và Sơn La Các đường hầm thì có: dạng kênh, đường hầm ( hình 1.2a), đường ống dẫn nước ( hình 1.2b).

1.2a: Nhà máy thuỷ điện 1.2b:Đường ống áp

lực

Hình 1.2: Nhà máy thuỷ điện và đường ống áp lực

1.2.2 Lưới tam giác thủy công

Do các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trongthời kì khảo sát không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cũngnhư mật độ điểm Bởi vậy, trên khu vực xây dựng công trình đầumối người ta thành lập các mạng lưới trắc địa chuyên dùng mà độchính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào hạng mục của cáccông trình đầu mối, lưới này có tên gọi là lưới tam giác thủy công

Lưới tam giác thủy công và thủy chuẩn thủy công được thiết

kế và xây dựng làm cơ sở cho công tác:

- Đưa tim mốc thiết kế công trình ra thực địa

- Là hệ tọa độ, độ cao cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ, mặt cắttrong quá trình thành lập bản vẽ thi công, thi công công trình

- Kiểm tra độ chính xác quá trình thi công, xây lắp và hoàncông các hạng mục công trình

- Là cơ sở để xây dựng mạng lưới biến dạng trắc địa côngtrình bằng phương pháp trắc địa

Lưới tam giác thủy công được chia làm 3 cấp hạng: I, II, III.Các thông số kĩ thuật và độ chính xác của các cấp lưới tam giácthủy công được nêu trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Độ chính xác của các cấp lưới tam giác thủy công

Cấp hạng lưới tam giác thủy

Chiều dài cạnh (km)

S.S.T.P

đo góc (“)

Sai số khép tam giác

Sai số chiều dài cạnh yếu nhất

150000 III-IV-

Căn cứ vào mặt bằng công trình và điều kiện địa hình mà cóthể xây dựng 1 hoặc 2 bậc lưới tam giác thủy công Nếu xây dựng

2 bậc lưới tam giác thủy công thì lưới bậc 1 là lưới tam giác cơ sởcho toàn bộ công trình Lưới bậc 2 là lưới tam giác cho hạng mụccông trình cục bộ

Hệ quy chiếu của lưới tam giác thủy công phải được lựa chọnphù hợp để đảm bảo lưới có độ biến dạng nhỏ nhất so với thực địa

và các sai số do phép chiếu gây lên không ảnh hưởng đến độ chínhxác của các cấp lưới đã chọn

Lưới được xây dựng phải phù hợp với kích thước, hình dạngmặt bằng công trình đảm bảo lưới có độ biến dạng ít nhất Hệ tọa

độ của lưới phải phù hợp (gần đúng nhất) với hệ tọa độ đã dùngtrong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình

Số lượng, mật độ điểm lưới tam giác thủy công cho từngcông trình cần được tính toán, bố trí sao cho mỗi điểm tim tuyến cóthể được xác định độc lập từ ít nhất 2 điểm tam giác Mốc lưới tamgiác thủy công được thiết kế xây dựng là loại mốc hình trụ bềnvững, mặt mốc dạng định tâm bắt buộc Xung quanh mốc có tườngvây bảo vệ

Máy trắc địa sử dụng để đo lưới tam giác thủy công phải có

độ chính xác cao và ổn định Có thể sử dụng các máy toàn đạc điện

tử và máy thu vệ tinh GPS Trước và sau khi đo phải thực hiện

công tác kiểm nghiệm, hiệu chỉnh máy theo đúng quy định của quyphạm nhà nước.

Công tác đo ngoại nghiệp phải chọn thời gian thích hợp đểgiảm tối thiểu ảnh hưởng do thời tiết đến sai số đo đạc và tuân thủnghiêm ngặt quy trình đo đạc lưới trắc địa với yêu cầu độ chínhxác cao

Tính toán xử lý số liệu của lưới phải được thực hiện theonguyên tắc sau:

- Luôn bảo toàn cấu trúc nội tại lưới loại trừ ảnh hưởng củasai số số liệu gốc đối với kết quả bình sai

- Tất cả các bậc lưới phải được tính toán trong hệ tọa độ phùhợp với hệ đã được sử dụng trong giai đoạn khảo sát công trình

1.2.3 Yêu cầu độ chính xác bố trí tim tuyến công trình thủy điện

Công tác đưa tim các trục chính (tim tuyến) công trình từ bản

vẽ thiết kế ra thực địa là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế

Các điểm tim tuyến công trình chỉ được đo đạc định vị thựcđịa khi có cơ sở gốc là các điểm lưới tam giác thủy công.

Số lượng các điểm tim tuyến do chủ nhiệm đề án yêu cầu, cótham khảo ý kiến của kĩ sư chính và chủ nhiệm địa hình công trình.Yêu cầu độ chính xác xem bảng 1.2

Bảng 1.2: Độ chính xác công tác đưa tim tuyến

Hạng mục công

trình

Sai số tuyến (cm)

Ghi chú Chiều

dọc

Chiều ngang

I Công trình cấp

I, II

Độ chính xác tương đường chuyền hạng

1.3 PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI

Lưới tam giác thủy công được thành lập theo một trongnhững phương pháp sau: Phương pháp lưới tam giác đo góc cạnhkết hợp; Phương pháp lưới GPS; Phương pháp kết hợp lưới GPS

và tam giác đo góc cạnh

Trong lưới đo góc cạnh kết hợp có thể đo tất cả hoặc mộtphần các góc và cạnh của lưới So với các lưới tam giác đo góc và

đo cạnh, lưới tam giác đo góc cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấuhình học của lưới, giảm đáng kể giữa dịch vị dọc và dịch vị ngang,đảm bảo kiểm tra chặt chẽ trị đo góc và cạnh Lưới đo góc cạnhcho phép tính tọa độ các điểm chính xác hơn ( khoảng 1.5 lần) sovới lưới tam giác đo góc hoặc đo cạnh Khi bình sai lưới đo góccạnh nảy sinh vấn đề lựa chọn quan hệ giữa sai số đo góc và đocạnh Quan hệ này được coi là hợp lý khi đảm bảo điều kiện:

Trong thực tế nên đảm bảo quan hệ này trong phạm vi:

Lưới tam giác đo góc cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấu hìnhhọc của lưới, giảm đáng kể sự phụ thuộc giữa dịch vị dọc và dịch

vị ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị đo góc và cạnh Lưới

đo góc cạnh cho phép tính tọa độ các điểm chính xác hơn khoảng1,5 lần so với lưới tam giác đo góc hoặc đo cạnh

1.3.2 Phương pháp lưới GPS

Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi trong lĩnhvực trắc địa, trong đó có ngành trắc địa công trình, bởi vì côngnghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật và đạt hiệu quả công tác cao.Theo các tiêu chuẩn máy thu hiện có, có thể ứng dụng GPS đểthành lập các mạng lưới khống chế thi công công trình

Khi thiết kế lưới, ngoài việc đảm bảo các điều kiện cần thiếtđối với lưới GPS, cần lưu ý để các điểm được chọn phải đảm bảo

sử dụng có hiệu quả trong thi công công trình Muốn vậy lưới cầnđược thiết kế trên tổng bình đồ công trình.Vì lưới khống chế thicông được thành lập trên khu vực xây dựng với các đối tượng cảntrở tầm ngắm trên bầu trời, tạo sự phát xạ nhiệt và sang điện từ, dovậy cần lưu ý chọn vị trí các điểm GPS chịu ảnh hưởng ít nhất của

tác động trên Các vật cản xung quanh điểm đo có góc cao không

quá 150 (hoặc có thể là 200) để tránh cản trở tín hiệu GPS

1.4 LỰA CHỌN HỆ QUY CHIẾU ĐỐI VỚI CÁC MẠNG LƯỚI

THI CÔNG

Lưới khống chế thi công có một vai trò rất quan trọng trong

quá trình xây dựng công trình Chất lượng của lưới khống chế thi

công sẽ đảm bảo tính chính xác của công trình trong thời gian xây

dựng Vì vậy để đảm bảo độ chính xác bố trí công trình, lưới

khống chế thi công được thành lập phải đảm bảo yêu cầu: sự đồng

nhất giữa tọa độ thiết kế và hệ tọa độ thi công công trình Do đó

nhất thiết chúng ta phải lựa chọn hệ quy chiếu sao cho hợp lý

Trong đó : S là chiều dài cạnh đo

được;

Hm là độ cao trung bình của

cạnh và HA là độ cao của mặt chiếu;

Rm là bán kính trung bình của

Ellipxoid (R= 6370 km)

Từ công thức trên, ta có:

Hình 1.4: Số hiệu chỉnh chiều dài

Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ lệ lưới, nếu H  m H A càng nhỏ Để H  m H A nhỏ thì ta phải chọn sao cho độ cao mặt chiếu đi qua độ cao trung bình của khu vực xây dựng

1.4.2 Chọn múi chiếu

m

A m

h

R

H H

Số hiệu chỉnh chiều dài cạnh sẽ có dấu dương và tăng từ trụcđến mép của múi chiếu Khoảng cách Smp giữa hai điểm trên mặt

phẳng được tính theo công thức:

Trong đó: S- chiều dài cạnh trên Ellipxoid;Rm- bán kính trung bìnhcủa Ellipxoid;

là trị trung bình hoành độ điểm đầu và cuối của S.Để chọn hệ tọa

độ cho lưới trắc địa công trình ta đặt điều kiện: Smp = 0

1 2

m mp

phép chiếu Gauss (hệ tọa độ HN-72); k = 0.9996 ứng với phépchiếu UTM, múi chiếu 60; k = 0.9999 ứng với phép chiếu UTM,múi chiếu 30 Như vậy, khi dùng phép chiếu Gauus ( k=1) thì kinhtuyến trục sẽ cách khu đo không quá 20km Nếu sử dụng phépchiếu UTM 60 ( k= 0.9996) thì kinh tuyến trục cách khu đo tronggiới hạn 160 km đến 200 km, còn phép chiếu UTM 30 ( k= 09999)thì kinh tuyến trục cách khu đo trong giới hạn 70km đến 110km.

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ GPS

2.1 CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN

Trong những năm đó, các nhà khoa học của Liên Xô đãphóng thành công hệ thống định vị toàn cầu mang tên Glonass(Global - Navigation - Satellite - System) Cùng với thời gian này,

bộ quốc phòng Mỹ cũng đã xây dựng được một hệ thống đạo hàng

vô tuyến vệ tinh mang tên: NAVSTAR GPS (Navigation SatelliteProviding Timing and Ranging Global Positioning System) Hai hệthống định vị và toàn cầu của Mỹ và Liên Xô đều có cấu trúc vànguyên lý hoạt động giống nhau bao gồm ba bộ phận cấu thành là:Đoạn không gian, đoạn điều khiển, đoạn sử dụng

2.1.1 Đoạn không gian

Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh chuyển động trên 6mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao khoảng 20.200km Mặt phẳng quỹđạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo trái đất một góc 550 Vệ tinhGPS chuyển động trên mặt

phẳng quỹ đạo gần như là tròn

với chu kì 718 phút Hệ thống

gồm 24 vệ tinh ( Hình 2.1 ),

mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh

Hình 2.1.Vệ tinh và phân bố vệ tinh trên quỹ đạo

Với sự phân bố vệ tinh trên quỹ đạo vệ tinh như vậy, ở bất

kì vị trí quan trắc nào trên trái đất và trong bất kì thời gian nàocũng có thể quan trắc được ít nhất 4 vệ tinh GPS Tất cả các vệ tinhđều có thiết bị dao động với tần số chuẩn cơ sở là f0 =10.23 MHz.Tần số này còn gọi là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên tử, với độchính xác cỡ 10-12 Từ tần số cơ sở f0 thiết bị sẽ tạo ra 2 tần sóng tảiL1 và L2

- Các sóng tải L1, L2 thuộc dải sóng cực ngắn và được điều

biến bởi hai loại code khác nhau là: C\A – code và P – code.

2.1.2 Đoạn điều khiển ( Control Segment )

Hình 2.2: Các trạm điều khiển của hệ thống GPS

Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn

bộ hệ thống định vị toàn cầu này Một trạm điều khiển trung tâm

có nhiệm vụ chủ yếu trong giai đoạn điều khiển, cập nhật thông tinđạo hàng truyền từ vệ tinh, cùng phối hợp với trạm điều khiểntrung tâm là hệ thống hoạt động kiểm tra bao gồm 4 trạm theo dõiphân bố quanh trái đất

2.1.3 Đoạn sử dụng ( User Segment)

Phần sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu từ vệ tinh trênđất liền, máy bay hoặc tàu thủy Các máy thu này phân ra làm 2loại: máy thu 1 tần số và máy thu 2 tần số

Định vị tuyệt đối là sử dụng một máy thu để xác định tọa độđiểm đặt máy trong hệ tọa độ WGS-84 Kỹ thuật “tựa khoảngcách”- định vị tuyệt đối:

C.t + C.t = (x3  x P) 2  (y3  y P) 2  (z3  z P) 2 (2.1)Trong đó: s = [xs ys zs]- tọa độ vệ tinh; p=[xp yp zp]- tọa độ diểmmặt đất; C- vận tốc sóng; t- thời gian sóng đi từ vệ tinh tới máythu; t- số hiệu chỉnh thời gian

Định vị tương đối là sử dụng ít nhất 2 máy thu để xác định vịtrí tương đối giữa các điểm đồng thời đặt máy thu Định vị tươngđối: xác định pha sóng mang L1, L2:

Trong đó:  - bước sóng (=c/f); f - tần số sóng; N - số nguyên lầnbước sóng;  - Pha của sóng; S – Khoảng cách vệ tinhmáy thu

2.2.2 Các phương pháp đo GPS

1 Phương pháp đo GPS tuyệt đối

Đo GPS tuyệt đối là sử dụng máy thu GPS để xác định ngay

ra tọa độ điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS-84 Đó có thể

là các thành phần tọa độ vuông góc trong không gian (X, Y, Z)hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H) Hệ thống tọa độWGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS; tọa độ của vệtinh cũng như các điểm quan sát cũng lấy theo hệ thống tọa độ này

Hệ tọa độ WGS-84 được lập gần giống với Ellipxid, WGS-84 cókích thước: a = 6378137.0m; và 1/ỏ = 298.2572

Để xác định tọa độ tuyệt đối của một điểm mặt đất chúng ta

sử dụng kĩ thuật “tựa khoảng cách” Kỹ thuật này được mô tả bằngcông thức (2.3):

C.t + C.t = (x3  x P) 2  (y3  y P) 2  (z3  z P) 2(2.3)

2 Phương pháp đo GPS tương đối

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng 2 máy thu GPS đặttại 2 điểm quan sát khác nhau xác định hệ tọa độ không gian(X,

Y, Z) hay hiệu tọa độ trắc địa (B, L, H) giữa các điểm đótrong hệ tọa độ WGS-84.

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sửdụng đại lượng đo là pha sóng tải Để đạt độ chính xác cao và rấtcao, cho kết quả xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa 2điểm đang xét, người ta tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhaucho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai sốkhác nhau như: sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng như trong máythu…

2.2.3 Các loại sai số trong kết quả đo GPS

1 Sai số đồng hồ

Đây là sai số đồng hồ trên vệ tinh, đồng hồ trên máy thu và

sự không đồng bộ của chúng Đồng hồ trên vệ tinh là đồng hồnguyên tử, độ chính xác cao nhưng không phải là không có sai số.Trong đó sai số hệ thống lớn hơn sai số ngẫu nhiên rất nhiều,nhưng có thể dùng mô hình để cải chính sai số hệ thống, do đó sai

số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chínhxác của đồng hồ

2 Sai số quỹ đạo vệ tinh

Chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo không tuân thủ nghiêmngặt theo định luật Kepler do có nhiều tác động nhiễu như: tínhkhông đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng sức hút mặttrăng, sức cản khí quyển…

Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể xác định theo mô hìnhchuyển động xây dựng trên cơ sở các số liêu quan sát trên các trạm

có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc phần điều khiển của hệthống GPS và đương nhiên có chứa sai số

3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu

Được phát đi từ vệ tinh có độ cao 20.200km xuống tới máythu trên mặt đất, các tín hiệu vô tuyến xuyên qua tầng điện ly vàtầng đối lưu Tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỉ lệ thuận với mật độđiện tử tự do trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với tần số của tínhiệu.Tầng đối lưu được tính từ mặt đất đến độ cao 50km và tầng

điện ly ở độ cao từ 50 – 1000km Tín hiệu truyền từ vệ tinh quatầng điện ly, tầng đối lưu đến máy thu bị khúc xạ và thay đổi tốc

độ lan truyền

4 Sai số do nhiễu tín hiệu

Ăngten máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới

mà còn nhận cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xungquanh Sai số do hiện tượng này sinh ra được gọi là sai số do nhiễutín hiệu vệ tinh Để giảm sai số này, các nhà chế tạo máy thukhông ngừng hoàn thiện cấu tạo của máy thu và ăngten

5 Các nguồn sai số khác

Gồm có: Sai số do ảnh hưởng tự xoay của trái đất, sai số dotriều tịch của trái đât, sai số do hiệu ứng của thuyết tương đối, sai

số vị trí của máy thu, sai số vị trí tâm ăngten của máy thu

2.3 PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT LƯỚI GPS

Khi thiết kế đồ hình lưới, căn cứ vào mục đích sử dụng,thông thường có 4 phương thức cơ bản thành lập lưới.: liên kếtđiểm, liên kết cạnh, liên kết lưới, liên kết hỗ trợ cạnh điểm Ngoài

ra còn có liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kếtchuỗi tam giác Lựa chọn phương thức nào là tùy thuộc độ chínhxác yêu cầu của công trình, điều kiện bên ngoài thực địa và sốlượng máy thu GPS.

Dưới đây là một số đồ hình liên kết ( hình 2.4) :

2.4a Đồ hình liên kết dạng điểm 2.4b Đồ hình liên kết

dạng cạnh

Máy thu GPS

2.4c Đồ hình dạng liên kết chuỗi tam giác

2.4d: Đồ hình liên kết cạnh - điểm

2.4e: Đồ hình liên kết lưới đường chuyền 2.4f: Đồ hình

Đặc biệt có khá nhiều lưới không chế thi công các công trìnhthủy điện được thành lập bằng công nghệ GPS như: thủy điện HòaBình Yaly, Sông Hinh, Ba Hạ, Bắc Hà, Sông Tranh… Với nhữngđặc điểm phù hợp và thuận lợi trong việc thành lập các mạng lưới

khống chế mặt bằng phục vụ thi công công trình thủy điện nêncông nghệ GPS đã và đang là công cụ quan trọng chủ yếu đểthành lập các mạng lưới khống chế của loại công trình này.

Dưới đây, sẽ giới thiệu một số mạng lưới GPS tại nhữngcông trình thủy điện điển hình đã được thực thi ở nước ta trongthời gian qua bằng công nghệ GPS:

2.4.1 Lưới khống chế mặt bằng công trình thủy điện Hủa Na

Công trình thủy điện Hủa Na được thiết kế trên sông Chu,khu vực thuộc địa bàn xã Đồng Văn, huyện Quế Võ, tỉnh Nghệ An

Lưới tam giác hạng IV được xây dựng tại khu vực tuyến đập

và nhà máy để làm cơ sở cho việc phát triển các mạng lưới cấpthấp, phục vụ cho đo đạc bản đồ tỷ lệ 1: 2000 và các công tác trắcđịa khác Lưới tam giác hạng IV gồm 11 điểm, xây dựng thànhmột mạng lưới chuỗi tam giác bao trùm toàn bộ khu vực dự kiếnxây dựng công trình Các điểm lưới tam giác hạng IV có kí hiệuđiểm từ TG01  TG11, được đo nối với các điểm tam giác hạng

IV ( HN02, HN05 và HN06) đã được lập trong giai đoạn trước

2.4.2 Lưới tam giác thủy công công trình thủy điện Bản Chát

Công trình thủy điện Bản Chát nằm trên sông Nậm Mu,thuộc địa phận xã Mường Kim, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu.Lưới tam giác thủy công gồm 7 điểm hạng II, được đo nối với 3điểm tam giác hạng IV cũ Lưới được đo bằng máy toàn đạc điện

tử kết hợp với đo công nghệ GPS Việc tính toán bình sai được tiếnhành bằng phần mềm GPSurvey 2.35 Kết quả đánh giá độ chínhxác một số yếu tố của lưới thi công như sau:

Sai số trung phương trọng số đơn vị: M = 3.56, sai số vị tríđiểm lớn nhất: (điểm DC01) mP = 0.003 m, sai số tương đối cạnhlớn nhất: mS/ S = 1/ 172064 (cạnh DC01- BC06, S = 313.4 m), sai

số phương vị lớn nhất: (DC01- BC06)

mφ = 1.46”

2.4.3 Tính năng kĩ thuật của một số loại máy thu GPS

Máy thu GPS là phần cứng thuộc đoạn sử dụng Máy thuGPS cho phép thu nhận các tín hiệu từ các vệ tinh GPS để thực