Xây dựng lưới tọa độ quốc gia

Thiết kế kỹ thuật lưới mặt bằng và lưới độ cao hạng II phục vụ đo vẽ bản đồ dịa hình tỉ lệ 1:50000 khu vực thành phố Lạng Sơn”sử dụng Phương pháp xây dựng lưới tọa độ và độ chính xác các yếu tố của lưới.Việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát là một công việc gắn liền với công tác trắc địa

Ph n M Đ u ầ ở ầ

Ngày nay,b n đ đả ồ ượ ử ục s d ng h t s c r ng rãi B n đ đế ứ ộ ả ồ ược thành l p b ngậ ằ nhi u phề ương pháp khác nhau và ph c v cho nh ng m c đích khác ụ ụ ữ ụ

nhau ng d ng cho b n đ đ a hỨ ụ ả ồ ị ình thì m t trong nh ng cách truy n th ng ộ ữ ề ố

nh t là đo vẽ tr c ti p th c đ a,ph c v cho công vi c đo vẽ đ m b o tính ấ ự ế ở ự ị ụ ụ ệ ả ả chính xác và kinh t M t công đo n không th thi u đó là thi t k lế ộ ạ ể ế ế ế ưới tr c ắ

đ aị Lưới tr c đ aắ ị là h th ng các đi m đệ ố ể ược đánh d u b ng các m c chôn ấ ằ ố trên m t đ t,v trí c a các m c này đặ ấ ị ủ ố ược xác đ nh th ng nh t trong m t h ị ố ấ ộ ệ

th ng t a đ và đ cao.Lố ọ ộ ộ ưới tr c đ a theo ch c năng ph c v chia ra thành ắ ị ứ ụ ụ

lưới toàn c u,lầ ưới qu c gia,lố ướ ịi đ a phương và lưới chuyên dùng

Lưới qu c gia ph c v cho nhóm nố ụ ụ ước ho c t ng nặ ừ ước nên còn g i là lọ ưới

kh ng ch nhà nố ế ước hay lưới tr c đ a c b n.Lắ ị ơ ả ưới tr c đ a c b n theo ắ ị ơ ả ý nghĩa hình h c và v t lí l i chia ra lọ ậ ạ ướ ọi t a đ m t b ng,lộ ặ ằ ướ ội đ cao và lưới

tr ng l cọ ự

Việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ, khảo sát là một công việc gắn liền với công tác trắc địa, nhưng để thành lập được một lưới có tính khả thi và tối ưu về kỹ thuật cũng như về kinh tế là một vấn đề luôn mang tính thời sự Phương pháp xây dựng lưới tọa độ và độ chính xác các yếu

tố của lưới luôn thay đổi theo hướng ngày càng có độ chính xác cao và áp dụng các

kĩ thuật điện tử và tin học mới trong đo ngắm và xử lý toán học, hiển thị và lưu trữ các kết quả đo Vì vậy đồ án môn học này nhóm 13 làm với nội dung: “Thiết kế kỹ thuật lưới mặt bằng và lưới độ cao hạng II phục vụ đo vẽ bản đồ dịa hình tỉ lệ 1:50000 khu vực thành phố Lạng Sơn”

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.Đặc điểm khu đo.

1.1.1.Điều kiện tự nhiên:

-Vị trí địa lí: Khu đo nằm từ kinh độ Đông 106°45’ đến kinh độ Đông 107°00’ Từ

vĩ độ Bắc 21°45’ đến vĩ độ Bắc 22°00’ Lạng Sơn là một tỉnh ở vùng đông bắc Việt Nam.Phía băc giáp tỉnh Cao Bằng.Phía đông bắc giáp tỉnh Quảng Tây ( Trung Quốc ).Phía nam giáp tỉnh Bắc Giang,phía đông nam giáp tỉnh Quảng Ninh,phía tây giáp tỉnh Bắc Cạn,phía tây nam giáp tỉnh Thái Nguyên

-Địa hình: địa hình chủ yếu là các dải núi thấp và đồi ít bị chia cắt Nơi cao nhất là đỉnh Phia Po thuộc núi Mẫu Sơn có độ cao 1583m.Điểm thấp nhất là Còn Tanh với

độ cao 252m.Độ cao trung bình từ 300-400m

-Khí hậu: Cận nhiệt đới ẩm,khí hậu phân biệt rõ rệt,ở các mùa khác nhau nhiệt độ phân bố không đồng đều do sự phức tạp của địa hình miền núi.Nhiệt độ trung bình năm từ 17-22°C,lượng mưa trung bình năm từ 1200-1600mm,độ ẩm tương đối trung bình năm 80-85%

1.1.2.Dân cư –kinh tế xã hội

-Dân cư:Phân bố khắp tỉnh Lạng Sơn,tập chung nhiều ở thị xã Lạng Sơn và dọc theo các tuyến đường quốc lộ 4B,235.Trường học còn hạn chế và chưa có nhà văn hóa

-Kinh tế: Địa hình đồi núi khó phát triển nông nghiệp.Hệ thống giao thông thuận lợi nên Lạng Sơn có lợi thế về thương mại và dịch vụ du lịch với 2 cửa khẩu,7 chợ biên giới và nhiều hang động, núi rừng tự nhiên

-Xã hội: Phát triển kinh tế ghóp phần cải thiện đời sống vật chất,văn hóa và tinh thần cho nhân dân,đặc biệt với nhân dân vùng sâu vùng xa có hoàn cảnh khó khăn 1.1.3.Giao thông,thủy lợi:

-Giao thông: Giao thông thuận lợi, có tuyến đường sắt liên vận quốc tế Hà Nội- Lạng Sơn- Đồng Đăng Quốc lộ 1 Hà Nội- Lạng Sơn – Đồng Đăng,quốc lộ 4B Lạng Sơn- Quảng Ninh

-Thủy lợi: Hệ thống sông ngòi dày đặc với sông lớn,sông Kì Cùng cùng chảy theo hướng đông nam- tây bắc và nhiều sông nhỏ:sông Kloun Mẫu Sơn,sông Na Lang

1.2.Mục đích, nhiệm vụ thiết kế

*Mục đích:

Thành phố Lạng Sơn là trung tâm của một vùng đất biên giới, nằm trên con đường giao thông huyết mạch có từ rất lâu

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG LƯỚI TỌA ĐỘ QUỐC GIA

2.1.Các chỉ tiêu kỹ thuật

2.1.1.Cấp bậc lưới, độ chính xác yêu cầu:

Cấp bậc lưới: hạng II Quốc gia

Lưới tam giác hạng II sử dụng cạnh tam giác hạng I làm cạnh gốc Ở miền Bắc Việt Nam lưới tam giác hạng II được xây dựng theo dạng lưới chêm dày vào các tam giác hạng I

Theo thông tư số: 04/2009/TT – BTNMT, quy định về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây dựng lưới tọa độ, ta có các chỉ tiêu kỹ thuật khi thiết kế lưới tọa độ hạng II nhà nước như sau:

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới tọa độ hạng II nhà nước

1

Khoảng cách trung bình giữa hai điểm

• Đồng bằng

• Miền núi

25-30km

2

Khoảng cách tối đa giữa hai điểm

• Đồng bằng

• Miền núi

30km 40km

3

Khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm

40km

• Miền núi

7

Khoảng cách tối đa từ 1 điểm bất kỳ trong lưới tới điểm tọa

60, 0.9996

1,000km2

Bảng 2.2: Độ chính xác lưới tọa độ quốc gia sau bình sai

3 Sai số trung phương tương đối cạnh lớn nhất 1/500.000

2.2.2.Số lượng điểm và chọn vị trí:

*Số lượng điểm trong lưới:

Trong đó:

+ N là số lượng điểm khống chế;

+ S là tổng diện tích của khu đo lấy s = 728km2

+ P là diện tích khống chế của một điểm

P được tính theo công thức P= π*R2 =490km2 với R=12.5km

Tính được: N =1.48

Vậy chọn số điểm là 3 điểm

*Chọn vị trí điểm trên bản đồ:

Quy định chung về chọn điểm:

+Nền đất vững chắc, có khả năng lưu giữ lâu dài, cách xa công trình kiến trúc lớn, ngoài lộ giới đường giao thông đã quy hoạch, có khả năng phát triển cho các lưới cấp thấp hơn

+ Thuận lợi cho đo ngắm (góc mở lên bầu trời lớn hơn 150o )

+ Cách xa các trạm thu phát sóng tối thiểu 500m; xa trạm biến thế, đường dây cao thế, trạm cao áp ít nhất 50m

+ Không chọn ở dưới khe, suối, sát ta-luy, dưới tán cây, gần mái nhà kim loại, nhà cao tầng và hàng rào dây thép gai

+Hạn chế chọn điểm tại các vị trí gần mái nhà kim loại, cây cối ẩm, các nahf cao tầng và hang rào dây thép gai

*Với lưới tọa độ hạng II:

+Phải đo nối với tối thiểu 5 điểm cấp 0 (4 điểm tại các góc và 1 điểm ở trung tâm lưới), đo nối với các điểm cấp 0 khác nếu có

+ Khi chêm điểm phải đo nối với ít nhất 3 điểm cấp 0 cách đều về 3 phía + Đo nối độ cao từ các điểm độ cao hạng I, II có trong khu đo

+Hướng đo nối tới các điểm tọa độ hạng cao và các điểm độ cao là tối đa +Khoảng cách đo nối giữa các điểm là ngắn nhất

*Chiều dài cạnh:

So sánh với QCVN11:2008/BTNMT chiều dài cạnh đạt yêu cầu

*Ký hiệu toạ độ điểm theo quy chuẩn: 058B01, 058B02, 058B03

2.2.Thiết kế phương án đo đạc

*Công nghệ đo đạc: Theo phương án đo góc – cạnh và mặt mạnh của các trang thiết bị hiện có tôi chọn máy định vị vệ tinh Trimble R4

Thông số kỹ thuật của máy:

+Độ chính xác đo tĩnh và đo nhanh: ±5m+0.5ppm

+Độ chính xác đo động: ±10m+1ppm

+Độ chính xác khi hiệu chỉnh từ các trạm GNSS: ±0.25m+1ppm

Số lượng thiết bị và nhân lực dự kiến: 6

*Lập kế hoạch đo chi tiết:

-Số lượng ca đo tối thiểu: n=ms/r

Trong đó: +S là tổng số điểm trong lưới

+r là số máy thu sử dụng để đo

+m là số lần đặt máy lặp trung bình tại điểm

-Xét mạng lưới GPS gồm 5 điểm toạ độ cấp 0 và 3 điểm toạ độ hạng II với 6 máy thu GPS

I

II

III

IV

V

O58B01

Số lần đặt máy trung bình tại mỗi điểm m=2

Ta tính được : n=2,66

Vậy số ca đo cần thiết là 3 ca

-Việc thiết kế ca đo theo số máy thu sử dụng (r) được tiến hành lần lượt theo từng ca Mỗi ca sẽ liên kết được r điểm, trong đó cần đảm bảo ít nhất 2 điểm gối

Gọi số máy thu lần lượt là A,B,C,D,E,F

Bảng 2.3:Tổ chức các ca đo trong mạng lưới

-Theo cách tổ chức trên, có thể thấy rằng tất cả các điểm trong mạng lưới đều được đặt máy tối thiểu 2 lần Với sơ đồ này có thể lập kế hoạch đo gồm thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc của các ca đo và trình tự di chuyển máy thu giữa các ca

đo Cần có phương án phối hợp đo khi không liên lạc được giữa các trạm máy bằng

bộ đàm hoặc điện thoại di động và cần có phướng tiện đi lại

-Lựa chọn phương pháp đo tĩnh

Bảng 2.4:các yêu cầu cơ bản khi đo lưới toạ độ hạng II Quốc gia

2 Thời gian đo đồng thời tối thiếu 4 giờ

4 Gía trị PDOP lớn nhất cho phép 4

-Lập lịch đo: Lịch đo được lập dựa trên toạ độ của 3 điểm thiết kế hạng II

Bảng 2.5: Toạ độ các điểm hạng II Quốc gia

Tên

a 21059’50.4’’ 106045’26.4’’ 660

b 21053’43.8’’ 106059’48.6’’ 300

c 21045’24.6’’ 106047’27’’ 340

Sử dụng phần mềm TBC (Trimble Business Center) để lập lịch đo theo toạ độ trắc địa của 3 điểm hạng II Quốc gia:

Ca đo 1: Đo từ 6/1/2017/12:00:00 AM - 6/2/2017/12:00:00 AM

Ca đo 2: Đo từ 6/2/2017/12:00:00 AM - 6/3/2017/12:00:00 AM

Ca đo 3: Đo từ 6/3/2017/12:00:00 AM - 6/4/2017/12:00:00 AM

Bảng 2.6: Tổng hợp số liệu ghi chép các ca đo

Ca

đo

Thời gian đo

Bắt

đầu

Kết thúc

1 12:00 16:00 2.03 G08 G09 G10 G15 G20 G23 G24 G26 G27 G28 G31 G32

2 12:00 16:00 2.06 G08 G09 G10 G15 G20 G23 G24 G26 G27 G28 G31 G32

3 12:00 16:00 2.1 G08 G09 G10 G15 G20 G23 G24 G26 G27 G28 G31 G32

2.3.Quy trình bình sai lưới

2.3.1.Cài đặt thông số hệ thống:

* Nhập mô hình geoid:

1 Copy file mô hình geoid (EGM2008.ggf) mà bạn muốn sử dụng vào thư

mục: C:\Documents and Settings\All Users\Application Data\Trimble\GeoData

2 Trong hộp thoại Coordinate System Manager chọn thẻ Geoid Models.

3 Bấm chuột phải và chọn Add New Model Hộp thoại Geoid Properties

xuất hiện Đặt tên cho mô hình geoid cần nhập trong trường Name và chọn file

*.ggf tương ứng từ danh sách File Name

Lưu ý: Nếu không tìm thấy đường dẫn, cần tiến hành tìm thư mục Geo Data

chứa các file *.ggf với tùy chọn Search hiden files and folders.

4 Nhấn OK để hoàn thành khai báo mô hình geoid

*Thiết lập Hệ quy chiếu VN2000:

1 Chọn thẻ Datum Transformations, bấm chuột phải vào vùng trống bên trái

và chọn Add New Datum Transformation/Seven Parameter…

2 Trong cửa sổ Datum Transformation Properties nhập VN2000 vào trường

Name Nhấn vào nút mũi tên và chọn Elipsoid: World Geodetic System 1984

3 Chọn To WGS-84 và nhập các thông số như trên hình dưới đây, sau đó

nhấn OK

* Thiết lập các múi tọa độ:

1 Chọn bảng Coordinate Systems, bấm chuột phải vào vùng trống bên trái

và chọn Add New Coordinate Systems Group…từ thực đơn.

2 Nhập tên cho nhóm hệ toạ độ (VietNam) trong cửa sổ Coordinate System

Group Parameters và nhấn OK.

3 Chọn nhóm hệ toạ độ VietNam, các múi toạ độ hiện thời hiển thị ở phần màn hình bên phải Trong hình trên, nhóm hệ toạ độ VietNam chưa có múi toạ độ

nào Nhấn chuột phải vào phần trống bên phải chọn Add New Coordinate

System/Transverse Mercator (phép chiếu dùng cho bản đồ địa hình).

4 Thiết lập các tham số cho múi chiếu như trong các hộp thoại dưới đây: Đặt tên cho múi chiếu (ví dụ Mui_48), chọn hệ VN2000 và nhấn Next

Trong hộp thoại Geoid Model người dùng hãy chọn một mô hình geoid phù hợp

(thông thường để mặc định EGM96 hoặc chọn mô hình EGM2008 đã được nhập ở trên) để người dùng có thể nhận được độ cao so với mực nước biển Nhấn Next để tiếp tục

Thiết lập các tham số của phép chiếu Trong hộp thoại dưới đây là các tham

số của múi 48 (múi 6 độ) bao gồm: hướng dương của trục toạ độ Bắc (North) và Đông (East); vĩ tuyến trung tâm 0o; kinh tuyến trục 105o; dịch gốc toạ độ theo hướng Bắc 0m, dịch gốc toạ độ theo hướng Đông 500000 m, tỷ lệ trên kinh tuyến trục 0.9996 Nhấn Next để tiếp tục

Nhấn Finish để hoàn tất công việc thiết lập một múi toạ độ

Để lưu kết quả công việc nhấn nút Save

2.3.2 Giải cạnh:

Bước 1: Tạo Project

Tạo một Project mới để làm việc

Hộp thoại New Project xuất hiện ta chọn Metric Nếu muốn hệ Metric là mặc định thì ta chọn Set As Default Sau đó nhấn OK

Bước 2:Thiết lập hệ tọa độ cho lưới GPS

Vào tab Project, sau đó chọn Project setting

Hộp thoại Project Settings xuất hiện, chọn tab Coordinate System Tiếp theo nhấn vào nút Change… để đổi hệ tọa độ cho project

Hộp thoại Select Coordinate System xuất hiện Tick vào ô New System để thiết lập

hệ tọa độ mới Sau đó nhấn Next

Tick vào mục Coordinate System And Zone, sau đó ấn Next

Bên ô tay trái ta chọn hệ quy chiếu là VN2000, bên phải chúng ta sẽ chọn múi chiếu và kinh tuyến trục phù hợp với khu đo (Trong ví dụ này là khu vực Hưng Yên, do vậy chọn kinh tuyến trục là 105030’ với múi chiếu 3 độ)

Hộp thoại Select Geoid Model xuất hiện Ta chọn mô hình Geoid là EGM 96 hoặc EGM 2008 đều được Sau đó nhấn Finish

Sau đó nhấn OK để kết thúc bước 2

Bước 3: Nhập dữ liệu

Nhấn File, sau đó vào mục Import

Hộp thoại Import xuất hiện, nhấn vào biểu tượng bên góc phải để chọn đường dẫn đến nơi lưu dữ liệu Sau đó chọn những file cần import rồi nhấn nút Import

Hộp thoại Receiver Raw Data Check In xuất hiện trong tab Import ta tick chọn những điểm đo cần xử lý trong lưới Để thay đổi tên điểm, ta click đúp vào tên trong tab Point ID Để thay đổi chiều cao Ăng ten hoặc cách tính độ cao ăng ten ta sang tab Antenna hoặc Receiver

Nếu phần mềm báo lỗi, không cần quá quan tâm tới thông báo này

Sau khi import vào thì sẽ xuất hiện đồ hình

Bước 4: Giải cạnh

Trước khi giải cạnh, ta phải cài đặt thông số cho việc giải cạnh Vào

Project, sau đó vào mục Project setting Hộp thoại Project setting xuất hiện, chúng

ta vào mục Baseline Processing

Kích chuột vào ô Quality, sau đó cài đặt các thông số về Ratio Cài đặt về

độ chính xác mặt bằng và độ chính xác độ cao

Sang tab Satellites để cài đặt góc ngưỡng

Sau khi cài đặt thông số giải cạnh, để hạn chế những sai số thô thì trước khi giải cạnh ta nên fix một điểm gốc của lưới

Để fix một điểm gốc, trong cửa sổ Project Explorer ta kick chuột vào điểm

đó, ngắt chuột phải rồi chọn mục Add Coordinate

Cửa sổ Add Coordinate xuất hiện, nhấn vào hình dấu hỏi chấm, sau đó chọn

Control Quality, rồi nhập tọa độ điểm gốc đó vào mục bên trái Lưu ý, nếu như tọa

độ không hiển thị dạng X,Y thì ta chọn ở mục Coordinate type là Grid để hiển thị tọa độ ở dạng X,Y Lưu ý rằng, tọa độ tạm thời của điểm cũng phải xấp xỉ bằng với tọa độ thực tế của nó (<=10m) nếu quá 10m thì cần phải xem lại múi chiếu và xem lại file đo Sau khi nhập xong tọa độ thì nhấn OK

Ta bắt đầu quá trình giải cạnh Vào mục Survey Process Baselines

Sau giải cạnh xong, ta nhìn vào mục Solution, nếu máy báo là Fixed thì cạnh đó đã đạt, còn nếu báo Float thì cạnh đó chưa đạt, cần phải xử lý lại Để xử lý lại, ta vào mục setting để cài đặt lại góc ngưỡng vệ tinh, tỷ số ratio…Sau đó nhấn Save để lưu cạnh

2.3.3.Sai số khép vòng:

Xét từng vòng khép, mỗi vòng có 5 cạnh độc lập

Ta có sơ đồ độc lập của từng vòng khép

I

II

III

IV

V

O58B01

O58B02

O58B03

Vòng khép 1:058B01-IV-058B03-III-V-058B01

Vòng khép 2: 058B01-058B03-V-II-I-058B01

Vòng khép 3: I-IV-III-II-058B02-I

*Vòng 1:

[ ]

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG LƯỚI ĐỘ CAO QUỐC GIA 3.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật

3.1.1.Cấp bậc lưới, độ chính xác yêu cầu:

Cấp bậc lưới: hạng II Quốc gia

Lưới độ cao hạng I, II quốc gia là cơ sở để phát triển và khống chế các lưới độ cao hạng III, IV

Theo thông tư số: 11:2008/BTNMT, quy định về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây dựng lưới độ cao, ta có các chỉ tiêu kỹ thuật khi thiết kế lưới độ cao hạng II nhà nước như sau:

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới độ cao hạng II nhà nước

1

Chiều dài tối đa

• Giữa điểm tựa với điểm tựa

• Giữa điểm tựa với điểm nút

• Giữa điểm nút với điểm nút

270/500km 150km 110km

2

Sai số khép của đường đo/ vòngđo

• Địa hình bằng phẳng (dưới 15 trạm/km)

• Địa hình dốc núi (trên 15 trạm/km)

3

Chênh lệch

• Khoảng cách từng trạm đo

• Khoảng cách cộng dồn một đoạn đo

1m 2m