Giáo trình Cơ sở trắc địa công trình (Ngành Trắc địa) - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP QUẢNG NINH
----------------------------------Chủ biên. Th.s Ngơ Thị Hài

GIÁO TRÌNH

CƠ SỞ TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH
DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Năm 2020
-0-


BÀI MỞ ĐẦU
1. Khái niệm chung về môn học Trắc địa cơng trình
Trắc địa cơng trình nghiên cứu phương pháp trắc địa trong khảo sát địa hình
phục vụ thiết kế cơng trình, chuyển bản thiết kế ra thực địa, theo dõi thi cơng,
kiểm tra kết cấu cơng trình và đo đạc biến dạng các loại cơng trình xây dựng
2. Đặc điểm của trắc địa cơng trình
1. Trong các giai đoạn xây dựng cơng trình
a. Giai đoạn khảo sát địa hình
- Phát triển lưới khống chế và đo vẽ địa hình khu vực xây dựng cơng trình.
- Vach tuyến đường và các cơng trình hình tuyến.
- Đo nối các cơng trình địa chất, cơng trình thuỷ lợi, các điểm thăm dị địa
vật lí…
Cơng tác khảo sát địa hình là cơ sở để thiết kế cơng trình và tiến hành các
cơng tác nghiên cứu khảo sát khác.
Hiện nay các phương pháp khảo sát hàng không được sử dụng và phát triển
rộng rãi.
b. Giai đoạn thiết kế cơng trình
- Thành lập các cơ sở địa hình theo tỷ lệ cần thiết: bình đồ, mặt cắt, các tài

liệu khác phục vụ thiết kế.
- Chuẩn bị đề án trắc địa để chuyển thiết kế ra thực địa, thiết kế cơng tác bố
trí cơng trình
- Giải quyết nhiệm vụ quy hoạch mặt bằng và độ cao, tính tốn diện tích bị
ngập và khối lượng hồ chứa nước…
c. Giai đoạn bố trí cơng trình
Là hình thức cơ bản của công tác trắc địa khi chuyển thiết kế ra thực địa.
Cơng tác này địi hỏi độ chính xác cao của lưới khống chế trắc địa và đo đạc cẩn
thận hơn so với công tác đo vẽ.
- Xây dựng cơ sở khống chế để cắm cơng trình dưới dạng mạng lưới xây
dựng: lưới tam giác, lưới đường chuyền.
- Chuyển các trục chính cơng trình ra thực địa, cắm chi tiết cơng trình.
- Đo vẽ thi cơng.
d. Giai đoạn đặt các kết cấu và các tổ máy vào vị trí thiết kế và kiểm tra
Lắp đặt và kiểm tra về mặt bằng, độ cao và đường thẳng đứng là công tác
địi hỏi chính xác cao nhất trong các cơng tác trắc địa cơng trình, cần đến các
phương pháp và dụng cụ đặc biệt. Đó là bộ phận cơng tác đang phát triển của
trắc địa cơng trình, trong đó ứng dụng rộng rãi những phương pháp và dụng cụ
mới.
e. Quan trắc chuyển dịch và biến dạng cơng trình
Cơng tác trắc địa này phải dùng đến những phương pháp trắc địa chính xác
gồm:
- Đo độ lún của nền móng.
- Xác định độ xê dịch mặt bằng cơng trình.
-1-


- Xác định độ nghiêng của các cơng trình.
2. Nhiệm vụ khoa học kỹ thuật
- Thành lập lý thuyết chung về khảo sát trắc địa địa hình và chuyển bản thiết

kế ra thực địa trên những thành tựu khoa học mới nhất thích hợp với yêu cầu
ngày càng tăng của công tác khảo sát, thiết kế, lắp ráp xây dựng.
- Khởi khảo ra những chương trình và sơ đồ xây dựng lưới khống chế để bố
trí cơng trình đối với các loại cơng trình chính trên cơ sở khoa học.
- Nghiên cứu những phương pháp hợp lí nhất và những dụng cụ máy móc
hiện đại phục vụ cho việc khảo sát, bố trí các cơng trình và kiểm tra cơng trình.
- Tổng hợp khái qt các kinh nghiệm về cơng tác trắc địa tích luỹ được khi
xây dựng các cơng trình quan trọng trong nước và ngồi nước.
3. Giới thiệu q trình phát triển và vai trị của trắc địa cơng trình trong xây
dựng.

3.1. Trên thế giới
Trắc địa cơng trình ra đời do nhu cầu và đời sống con người. Từ rất xa xưa,
con người đã biết áp dụng trắc địa để đưa vào xây dựng như tháp Ai Cập.
Sau nền văn minh Ai Cập đến nền văn minh cổ đại đã đưa ra thuyết Trái Đất
là khối cầu. Vào thế kỷ thứ III trước công nguyên, nhà thiên văn học Aratosten
đã dùng các phương pháp đo đạc để xác định độ dài của cung kinh tuyến và kích
thước Quả Đất. Vào thời đó, những kiến thức về đo đạc đã góp phần xây dựng
các cơng trình kiến trúc độc đáo ở Ai Cập, Hy Lạp…
Đến thế kỷ XVIII- XIX, khối lượng xây dựng đường rất lớn, xây dựng các
đường hầm, các con kênh nối liền biển nọ đến biển kia. Vì vậy, cơng tác trắc địa
cơng trình rất phát triển.
Ngày nay, do đời sống con người phát triển, kéo theo sự phát triển cơng
nghệ, trắc địa cơng trình ngày càng phát triển trong mọi lĩnh vực, công nghiệp,
thành phố, thuỷ điện- thuỷ lợi, giao thơng, các cơng trình độ chính xác cao.
3.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam từ thời Âu Lạc, đã biết sử dụng kiến thức trắc địa và kiến thức
đo đạc để xây dựng thành cổ loa xốy chơn ốc, rồi đến kinh đơ Thăng Long, đào
kênh nhà Lê…
Ngành trắc địa thực sự trở thành một ngành độc lập từ tháng 10 năm 1959

khi thủ tướng chính Phủ ra quyết định thành lập cục đo đạc bản đồ trực thuộc
phủ thủ tướng.
Ngày nay, trước sự phát triển như vũ bão của kinh tế, công nghệ, kỹ thuật
nên trắc địa cơng trình cũng đi vào guồng máy đó. Nó phục xây dựng cho cơ sở
hạ tầng, thượng tầng, các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, đường xá, cầu và các
nhà máy ngun tử, các cơng trình tháp…
Trong tương lai, với đà phát triển như hiện nay, trắc địa cơng trình cịn tiến
xa hơn nữa.

-2-


CHƯƠNG 1: LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRẮC ĐỊA CƠNG
TRÌNH
1.1. Đặc điểm của lưới khống chế mặt bằng trong Trăc địa cơng trình
Lưới khống chế mặt bằng được thành lập ở khu vực thành phố, khu công
nghiệp, khu năng lượng, sán bay, bến cảng,….là cơ sở trắc địa phục vụ cho khảo
sát, thiết kế thi công xây dựng các công trình.
Lưới Khống chế TĐCT có thể đươc thành lập dưới dạng lưới tam giác đo
góc, đường chuyền, lưới đo góc cạnh kết hợp, lưới tam giác đo cạnh độ chính
xác cao hoặc lưới ô vuông xây dựng
Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới TĐCT tùy thuộc vào yêu
cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế thi công và
sử dụng cơng trình.
Trong trường hợp chung nhất lưới Trắc địa cơng trình được thành lập và
phát triển nhằm đảm bảo cơng tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ
1/500
1.1.1.u cầu độ chính xác và các phương pháp thành lập lưới
1. Yêu cầu độ chính xác
Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới trắc địa cơng trình tuỳ

thuộc vào u cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết
kế, thi cơng và sử dụng cơng trình.
Trong trường hợp chung nhất, lưới trắc địa cơng trình được thành lập và
phát triển nhằm đảm bảo cơng tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1: 500.
Khi thành lập lưới trắc địa cơng trình, một vấn đề thực tế đặt ra là có sử
dụng các điểm của lưới khống chế nhà nước hay không, sử dụng như thế nào?
Như đã biết, cho đến nay, lưới khống chế nhà nước được thành lập theo nguyên
tắc thông thường từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác
thấp và được phân thành bốn hạng I , II ,III, IV.
Lưới khống chế là hệ thống điểm được đánh dấu trên mặt đất và được xác
định tọa độ.
Lưới tọa độ Quốc gia được thành lập theo ngun tắc thơng thường từ tồn
diện đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và được phân thành
4 hạng từ hạng I, II, III, IV.
Để xét ứng dụng vào trắc địa cơng trình, có thể tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật
của lưới tam giác nhà nước hạng I, II, III, IV và đường chuyền (đa giác) hạng IV
như sau:
Cấp hạng lưới tam giác
Chỉ tiêu kỹ thuật
II
III
IV
7 - 10
5-8
2-5
Chiều dài cạnh (km)
1: 300.000 1.200.000 1: 100.000
Sai số tương đối cạnh đáy
1: 200.000 1.120.000
1: 70.000

Sai số tương đối cạnh yếu nhất
0
0
30
20
200
Góc nhỏ nhất trong tam giác
-3-


Giới hạn sai số khép tam giác
Sai số trung phương đo góc

4”
1”.0

6”
1”.5

8”
2”.0

Đối với đường chuyền (đa giác) hạng IV.
+ Chiều dài giới hạn của đường chuyền.
- Đường đơn
10km
- Giữa đường gốc và điểm nút
7 km
- Giữa 2 điểm nút
5km

+ Chu vi giới hạn của đa giác
30km
+ Chiều dài cạnh
- Lớn nhất
2,00km
- Nhỏ nhất
0,25km
- Tốt nhất
0,50km
+ Số cạnh đường chuyền không quá
15
+ Giới hạn sai số khép tương đối
1: 25.000
+ Sai số trung phương đo góc
2”.00
+ Giới hạn sai số khép góc
5” n
Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước được tăng dày bằng lưới tam giác
đường chuyền cấp 1, 2.
Trong trường hợp đo vẽ bản đồ, cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết
của lưới khống chế mặt phẳng là yêu cầu về độ chính xác của lưới đo vẽ. u
cầu đó là sai số giới hạn vị trí điểm của lưới đo vẽ. So với điểm của lưới nhà
nước và lưới tăng dày không vượt quá 0,2mm trên bản đồ - ở khu vực xây dựng.
Trên khu vực xây dựng sai số này không vượt quá qui định sau:
Tỷ lệ bản đồ 1: 500 1: 1000 1: 2000
Sai số giới hạn 0,10m 0,16m 0,30m
Theo những tài liệu đã cơng bố thì lưới khống chế mặt phẳng nhà nước có
đủ độ chính xác đảm bảo cho đo vẽ bản đồ - tỷ lệ 1: 500.
Hiện nay, do yêu cầu của cơng tác địa chính một hệ thống lưới địa chính
cũng đã được thành lập bao gồm lưới địa chính cơ sở (tương đương lưới khống

chế nhà nước hạng III), lưới địa chính cấp 1 và cấp 2. Hệ thống lưới địa chính có
đủ độ chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1: 500, 1: 200. Do đó ở khu
vực xây dựng cơng trình, nếu đã có các điểm của lưới khống chế mặt phẳng nhà
nước hoặc các điểm của lưới địa chính thì chỉ cần tăng dày, phát triển để có mật
độ điểm bảo đảm đo vẽ bản đồ phục vụ các giai đoạn khảo sát, thiết kế cơng
trình.
Lưới khống chế trắc địa cơng trình cịn nhằm mục đích đảm bảo độ chính
xác bố trí cơng trình và quan trắc chuyển dịch, biến dạng cơng trình. Vì vậy cần
phải xét đến hai trường hợp:
a) Yêu cầu về độ chính xác của lưới bố trí cơng trình tương đương độ chính
xác của lưới đo vẽ:
Trong trường hợp này, lưới trắc địa cơng trình được phát triển theo nguyên
tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới nhà nước và có thể dựa vào các điểm của
lưới nhà nước đã có trên khu vực xây dựng cơng trình.
-4-


b) Yêu cầu độ chính xác của lưới bố trí cơng trình cao hơn hắn so với độ
chính xác đo vẽ bản đồ :
Trong trường hợp này phải thành lập lưới chun dùng cho cơng trình. Các
điểm của lưới nhà nước đã có trong khu vực chỉ được dùng làm số liệu gốc cần
thiết tối thiểu để nối lưới trắc địa cơng trình vào hệ thống toạ độ nhà nước .
Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới trắc địa cơng trình chun
dùng sẽ tuỳ thuộc u cầu và đặc điểm của từng cơng trình và giai đoạn xây
dựng cơng trình. Thí dụ khi xây dựng cơng trình đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện:
- Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản
đồ.
- Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình.
- Giai đoạn sử dụng cơng trình: lưới khống chế được dùng để quan trắc
chuyển dịch, biến dạng cơng trình.

Như vậy, yêu cầu về độ chính xác tăng dần. Việc phát triển xây dựng lưới
phải linh hoạt, hợp lý sao cho có thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước
vào các giai đoạn sau của quá trình xây dựng cơng trình.
2. Phương pháp thành lập:
- Đối với lưới hạng I, II, III thành lập theo phương pháp tam giác
- Đối với lưới hạng IV thành lập theo phương pháp tam giác, đa giác.
Hiện nay, với sự tiến bộ của khoa học công nghệ lưới khống chế được thành
lập chủ yếu bằng công nghệ GPS
Lưới tăng dày: Xây dựng bằng phương pháp lưới tam giác giải tích hoặc
lưới đa giác, bao gồm lưới cấp 1 và lưới cấp 2
Lưới đo vẽ
Lưới đường chuyền kinh vĩ ( cấp 1, 2), lưới tam giác nhỏ
1.1.2. Đặc điểm một số loại lưới trắc địa cơng trình
Mục đích của việc thành lập lưới trắc địa cơng trình là làm cơ sở trắc địa
phục vụ cho khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng các cơng trình, xây dựng lưới
khống chế, trắc địa cơng trình cịn nhằm mục đích bảo đảm độ chính xác bố trí
cơng trình và quan trắc chuyển dịch, biến dạng cơng trình.
- Đặc điểm của lưới TĐCT:
+ Cạnh của lưới ngắn
+ Các điểm của lưới được phân bố ở nhiều độ cao khác nhau
(Ảnh hưởng đến các tia ngắm)
+ Khu vực xây dựng lưới có nhiều vùng khí hậu khác nhau
+ Các điểm của lưới chịu ảnh hưởng do rung động của máy móc
và phương tiện giao thơng
a) Khu vực thành phố:
Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà sử dụng lưới khống
chế nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều dài cạnh rút ngắn 1,5 - 2 lần để có mật độ
1 điểm /5 - 15 km2 . Lưới được tăng dày để đảm bảo đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500.
Loại và hình dạng của lưới phụ thuộc vào diện tích và hình dạng của
thành phố. Thành phố có dạng kéo dài thì thành lập chuỗi tam giác đơn hoặc

kép. Thành phố có dạng trải rộng thì thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm và
-5-


có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố lớn có diện tích rộng thì thành lập
lưới gồm nhiều đa giác trung tâm.
Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam giác hạng II hoặc
hạng III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm hạng IV và lưới cấp 1, 2.
Trên khu vực thành phố, có thể sử dụng rộng rãi lưới đường chuyền (đa
giác) hạng IV và cấp 1, 2. Đường chuyền được thành lập theo đường phố, có các
điểm gắn tường hoặc các nóc nhà, được bảo vệ lâu dài.
Trên khu vực thành phố, lưới đo góc - cạnh kết hợp được xem là tốt nhất.
Loại lưới này có độ chính xác cao, đồ hình của lưới có thể vượt ra ngồi
những quy định thơng thường mà vẫn đảm bảo độ chính xác .
Có thể thành lập lưới tam giác đo góc - cạnh: các điểm của lưới hạng II bao
quanh thành phố. Các cạnh được đo với độ chính xác 1:300.000, các góc được
đo với độ chính xác mp = 1”,0. Lưới được bình sai như một đường chuyền đa
giác khép kín. Bên trong xây dựng lưới tam giác hoặc đường chuyền .
b) Khu công nghiệp
Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập trong giai đoạn khảo
sát là cơ sở để đo vẽ bản đồ, đồng thời cũng dựa vào đó để thành lập lưới bố trí
cơng trình .
Đối với khu vực cơng nghiệp có diện tích trên 30 Km2, cơ sở khống chế
là các điểm của lưới nhà nước .
Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ có độ chính xác như
lưới hạng IV nhà nước .
Để bố trí cơng trình, ở khu cơng nghiệp thường thành lập lưới ơ vng
xây dựng.
c) Cơng trình cầu vượt
Cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới là yêu cầu về độ chính

xác đo chiều dài cầu và độ chính xác vị trí trụ cầu, thường từ 1-3 cm. Đồ hình cơ
bản của lưới thường là tứ giác trắc địa đơn hoặc kép. Một hoặc hai cạnh đáy
được đo với độ chính xác 1:200.000; 1:300.000, góc đo với độ chính xác mp = 1
- 2”. Ngày nay, máy đo dài điện tử được sử dụng rộng rãi, lưới trắc địa trong xây
dựng cầu thường đo góc - cạnh kết hợp. Trong trường hợp này đồ hình lưới có
thể đơn giản hơn mà độ chính xác vẫn đảm bảo yêu cầu.
d)Khu đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện
Trong giai đoạn khảo sát, thiết kế, lưới khống chế trắc địa phục vụ cho
đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, đo nối các điểm khảo sát địa chất, thuỷ văn và bố trí các
trục cơ bản của cơng trình. Vì vậy có thể sử dụng lưới khống chế nhà nước và
phát triển theo phương pháp thơng thường với độ chính xác và mật độ cần thiết.
Trong giai đoạn thi công, thành lập lưới chuyên dùng nhằm đảm bảo độ
chính xác bố trí cơng trình. Đặc điểm của lưới tam giác khu vực đầu mối thuỷ
lợi - thuỷ điện là cạnh ngắn (0,5 - 1,5 km), đo góc và cạnh đáy với độ chính xác
cao: mp = 1” - 1,5” ; ms/ S = 1:200.000 - 1:250.000; sai số vị trí điểm cỡ 5 mm.
Hình dạng của lưới phụ thuộc vào chiều dài, hình dạng của đập, chiều rộng của
sơng và địa hình hai bên bờ sơng.
-6-


Địa chính I
Địa chính cơ sở
Tam giác nhỏ
Tam giác nhỏ
Đ-ờng chuyền

L-ới khu
vực

Giải tích I

t-ơng đ-ơng
Giải tích II
-7-

Hạng I
Hạng II

(L-ới đo vẽ bản
đồ)

Địa chính II

(Mục đích địa
chính)

L-ới khảo sát công trình

(L-ới chuyên
dùng)

L-ới thi công công trình

(Mục đích
địa hình)

L-ới địa
chính
L-ới đo vẽ

L-ới quan trắc địa chính

bản đồ công trình

Đa giác

i Nhà
-ớc

L-ới khống chế
mặt bằng

L-ới khống
chế trắc địa
công trình

Xu hng chớnh thnh lp lưới khống chế khu vực đầu mối thuỷ lợi thuỷ điện là :
- Các điểm được bố trí gần các trục cơ bản của cơng trình, một cạnh
trùng với trục đập.
- Đo góc - cạnh kết hợp để đơn giản hố kết cấu của lưới mà độ chính
xác vẫn đảm bảo.
- Khi xây đập bê tông cao, các điểm của lưới khơng chế cần được phân
bố ở hai bờ, có độ cao khác nhau để tiện việc bố trí đập.
e) Cơng trình đường hầm
Cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới là sai số hướng ngang
cho phép của trục đường hầm đào đối hướng.
Hình dạng của lưới khống chế trắc địa đường hầm phụ thuộc vào hình
dạng của tuyến hoặc hệ thống đường hầm.
Đối với một tuyến đường hầm, thường thành lập chuỗi tam giác, đo cạnh
đáy ở hai đầu chuỗi hoặc chuỗi tam giác đo góc - cạnh kết hợp. Để chuyền toạ
độ và phương vị xuống hầm, cần phải có điểm của lưới khống chế ở gần miệng
giếng đứng và cửa hầm.

f) Cơng trình địi hỏi độ chính xác cao
Đối với cơng trình địi hỏi độ chính xác cao như nhà máy gia tốc hạt,
cơng trình cao, tháp vơ tuyến ... nhưng phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác
nhỏ đo cạnh (25 - 50 m ) độ chính xác rất cao (0,1 - 0,5 mm).


1.3. Độ chính xác và số bậc phát triển của lưới
Lưới trắc địa cơng trình được thành lập theo một trong hai hướng tối ưu
hoá:
- Tối ưu hoá về độ chính xác, tức lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí
lao động, thời gian kinh phí cho trước.
- Tối ưu hố về giá thành, tức lưới có độ chính xác cho trước với giá thành
nhỏ nhất. Hai bài tốn đó được chia thành nhiều bài tốn nhỏ khác.
Đối với lưới trắc địa cơng trình, điều quan trọng là xác định được phương
án phát triển lưới. Lưới được dựa hoàn toàn trên các điểm của lưới nhà nước hay
thành lập lưới cục bộ cho trắc địa cơng trình. Có thể xác định sơ bộ phương án
phát triển lưới bằng cách so sánh độ chính xác của lưới cần phải thiết kế với lưới
đã có của nhà nước.
Để xác định chính xác hơn phương án phát triển lưới, cần phải đo kiểm tra
một số yếu tố của lưới đã có. Từ các kết quả đo của các yếu tố này cho phép lựa
chọn phương án đối với lưới đã có (lưới gốc) và có thể xác định tầm cỡ của sai
số số liệu gốc.
Ước tính độ chính xác các yếu tố của lưới trắc địa cơng trình thường được
thực hiện theo cơng thức gần đúng. Độ chính xác của ước tính sai số của các yếu
tố lưới thiết kế thường đạt khoảng 10  20%.
Trong giai đoạn thiết kế thi cơng, độ chính xác của lưới được tính một cách
chặt chẽ hơn, khi mà các thông tin về kết cấu lưới và độ chính xác đo đã được cụ
thể và chắc chắn lưới trắc địa cơng trình được xây dựng theo từng giai đoạn với
một số bậc của lưới. Trong q trình phát triển nếu u cầu độ chính xác tăng
lên thì lưới ở các bậc tiếp theo được xem như lưới cục bộ.

Trong trường hợp đó lưới khơng thể được thành lập chỉ có một bậc. Số bậc
phát triển bằng số lần chuyển từ lưới có độ chính xác thấp đến lưới có độ chính
xác cao.
1.3.1 Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số chiều
dài cạnh
Nếu lưới được phát triển theo nguyên tắc từ độ chính xác cao đến độ chính
xác thấp thì số bậc phát triển và độ chính xác của mỗi bậc được tính như sau: Cơ
sở ước tính là sai số tương đối cạnh của lưới ở bậc cuối cùng (1/Tc) và sai số
tương đối cạnh của lưới ở bậc đầu tiên (1/Tđ), đồng thời phải tính đến ảnh
hưởng sai số số liệu gốc có thể chia ra làm hai trường hợp:
a) Lưới bậc thấp dựa trên một cạnh của lưới bậc cao.
AB là cạnh trong lưới bậc i có sai số tương đối là 1/Ti
Sai số tương đối cạnh của bậc i + 1 được tính theo cơng thức:
2

2

 1 
1  1 

   

Ti 1 
Ti  Ti 1do 

Trong đó:

2

(1.1)

1/Ti là ảnh hưởng sai số của số liệu gốc
-8-


(1/Ti+1) đo là ảnh hưởng sai số đo trong lưới bậc i + 1.

B
A
Nếu ký hiệu Ki là hệ số giảm độ chính xác từ bậc i thì có thể viết:
Tđo
B
T1 = K
1
T1
Tđ
T2 = K = K . K
2
1
2
Tđ
C
Tn = Tc =
A
K1 K2 … Kn
Nếu K1 = K2 = … Kn = Kn = K suy ra:
Tđ
Tc = Kn
Hỡnh 1.2
n Tđ

Từ đó: K =
(1.2)
Tc
Cơng thức (1.2) cũng được áp dụng trong trường hợp các cạnh của tam giác
ABC (hình 1.2) cũng có sai số tương đối và góc của tam giác không bị biến dạng
công thức (1.2) cũng được áp dụng cho lưới đường chuyền giữa hai điểm bậc
cao và trường hợp đường chuyền giữa hai điểm và phương vị bậc cao, nhưng
phương vị bậc cao được xem như không có sai số.
b. Lưới bậc thấp dựa trên trên nhiều điểm của lưới bậc cao.
Trong trường hợp này lưới bậc thấp không những bị biến dạng về chiều dài
(tỷ lệ của lưới) mà cịn bị biến dạng về góc. Sự biến dạng về góc được bổ sung
thêm bởi thành phần (1/Ti) vào công thức (1.1).
2

2

2

 1 
1 1  1 

     

Ti 1 
Ti  Ti  Ti 1 

2

(1.3)

Thành phần (1/Ti) trong công thức (1.3) thể hiện sự tăng ảnh hưởng sai số
của số liệu gốc đối với bậc i + 1.
Như vậy hệ số giảm độ chính xác từ bậc (i - 1) đến bậc i cũng phải được
thể hiện qua một i:
Tđ
T1 =
K1. 1
Nếu K1 = K2 = … Kn = K và 1 = 2 = … n = 
Tđ
thì
Tc = n n
K .
1 n Tđ
Suy ra K =
(1.4)
Tc

Theo khảo sát của giáo sư Provorov thì sai số tỷ lệ lưới có giá trị tương
đương với sai số do biến dạng về góc.
Khi (1/Ti)  (1/Ti)’ thì  = 2
-9-


Để ước tính số bậc phát triển lưới có thể lấy  = 1,5 ta có:
1 n Tđ
K=
Tc
15
Thí dụ:
1

1
1
1
,

, n3
=
Tđ 80.000 Tc 4000
1 3
20 = 1,8
Thì
K=
15
1.3.2 Xác định độ chính xác thành lập lưới theo sai số vị trí điểm.
Như đã biết sai số của lưới bậc cao sẽ là sai số số liệu gốc của lưới bậc thấp
để giảm sự biến dạng của hệ thống khống chế thì yêu cầu đặt ra là sai số của
lưới bậc cao (mg) phải nhỏ hơn sai số đo (mđ) của lưới bậc thấp K lần tức là:
mđ
mg = K
(1.5)
Như vậy, sai số tổng hợp m0 của lưới bậc thấp đáng xét sẽ là:
m02 = mg2 + mđ2
1
hoặc m0 = mđ
1 + K2
Suy ra K =

1
 m0


 md

2


  1


(1.6)

m0
mđ = 1,05  K = 3,1

Khi

m0
mđ = 1,10  K = 2,2
m0
mđ = 1,20  K = 1,5
Trong thực tế thiết kế hệ thống thường lấy K = 2. Đối với hệ thống
khống chế gồm n bậc thì sai số tổng hợp của bậc thứ n sẽ là:
m2on = m21 + m22 + m23 + … + m2n
(1.7)
Nếu hệ số giảm độ chính xác K là như nhau thì:
m0n = mn 1 
hoặc

mn =

1

1
1
 4  ...  2( n1) (1.8)
2
K
K
K
n 1
mon .K

1  K 2  K 4  ...  K 2( n1)

(1.9)

Đối với bản đồ tỷ lệ 1: 500, yêu cầu m0 = 0,2 mm . M = 10 cm
Kết quả tính theo cơng thức (1.9) đối với lưới có 3 bậc, 4 bậc và hệ số K
khác nhau được ghi ở bảng (1.2).
Sai số trung phương vị trí điểm (cm)
3 bậc
4 bậc
K
Tam
Tam
Tam
Đa giác Đo vẽ
Đa giác Đo vẽ
giác
giác III giác IV
- 10 -

2
2
2,5
3

3,8
2,2
1,5
1,0

5,3
4,4
3,7
3,1

7,8
8,8
9,2
9,4

1,6
1,1
0,9
0,35

3,6
2,2
1,5
1,1

5,2
4,3
3,7
3,2

7,3
8,7
9,2
9,5

Từ bảng (1.2) ta thấy khi tăng số bậc phát triển của hệ thống lưới và tăng
giá trị K thì yêu cầu độ chính xác đối với lưới bậc trên tăng.
Lưới khống chế trắc địa cơng trình cũng được thành lập như các dạng
lưới thông thường. Nhưng tuỳ vào quy mơ, mức độ phức tạp và u cầu độ
chính xác của cơng trình để thành lập lưới cho phù hợp.
1.4. Các phương pháp xây dựng lưới khống chế
1.4.1 Phương pháp tam giác
Theo phương pháp truyền thống thì lưới khống chế được thiết kế dựa
vào tổng bình đồ của khu vực xây dựng, dựa vào đặc điểm của cơng trình
cung như điều kiện địa hình cho phép và trang thiết bị hiện có. Với phương
pháp truyền thống thì lưới khống chế được lập như sau :
a. Lưới đo góc
Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa, đa giác
trung tâm, trong đó có đo tất cả các góc và ít nhất là hai cạnh đáy. Loại lưới
này có những ưu, nhược điểm sau:
* Ưu điểm :
+ Lưới khống chế được khu vực rộng. Độ chính xác các yếu tố trong
lưới khá cao và tương đối đồng đều.
+ Lưới có nhiều trị đo thừa nên có điều kiện kiểm tra kết quả đo và

nâng cao được độ chính xác của lưới.
* Nhược điểm :
+ Việc tổ chức đo đạc cồng kềnh, kết quả đo góc chịu ảnh hưởng lớn
của môi trường đặc biệt trong khu vực xây dựng cơng trình và địi hỏi mức
độ thơng hướng cao.
+ Trong quá trình đo đạc vì các cạnh trong lưới khống chế TĐCT
thường có cạnh ngắn cho nên ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kết quả
đo góc là rất lớn, vậy phải định tâm máy và định tâm tiêu thật chính xác.
b. Lưới đo cạnh
Hiện nay, do các loại máy tồn đạc điện tử có độ chính xác cao đã và
đang được ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế sản xuất vì vậy việc lập lưới
bằng phương pháp đo toàn cạnh cũng đã được ứng dụng trong việc lập các lưới
TĐCT. Lưới đo cạnh khắc phục được các nhược điểm của lưới đo góc. Tuy
nhiên đối với lưới đo tồn cạnh có những hạn chế sau:
* Trong mỗi tam giác sẽ khơng có trị đo thừa nên khơng có điều kiện kiểm
tra kết quả đo ngay ở trên thực địa.
* Lưới tam giác đo cạnh có độ chính xác định hướng kém nên gây ra dịch
vị ngang lớn đối với vị trí các điểm và ảnh hưởng khơng tốt đến độ chính xác
của lưới…
- 11 -


c. Lưới đo góc - cạnh kết hợp
Do những nhược điểm của phương pháp đo tồn góc và phương pháp đo
toàn cạnh nên người ta xây dựng lưới tam giác đo góc cạnh kết hợp. Với lưới
này vì có nhiều trị đo thừa nên có thể kiểm tra chất lượng điểm gốc, các góc và
các cạnh; đồ hình sẽ khoẻ hơn. Nhưng do có nhiều trị đo dẫn đến thời gian thi
cơng lâu và tốn kém.
Quan hệ giữa độ chính xác đo góc và đo cạnh xác lập qua cơng thức:
1 mβ m S


:
3
3 ρ' ' S

(1.1)

Từ quan hệ trên người ta kết luận, khi

mβ m S 1
:
 việc đo cạnh khơng ảnh
ρ' ' S
3

hưởng đến độ chính xác của các yếu tố trong lưới; còn khi tỉ số này  3 thì việc
đo góc thực tế cũng khơng ảnh hưởng đến độ chính xác của các yếu tố trong
lưới.
Thực chất là lưới đo tất cả các góc và tất cả các cạnh. So với lưới đo góc
hoặc lưới đo cạnh thì lưới đo góc-cạnh kết hợp có độ chính xác cao hơn. Đồ
hình lưới đo góc - cạnh kết hợp được thiết kế linh hoạt hơn và có thể không tuân
theo những quy tắc thông thường của lưới đo góc hay lưới đo cạnh nhưng lại có
độ chính xác cao. Tuy nhiên cũng cần phải lưu ý đến những vấn đề sau:
Trong lưới đo góc-cạnh kết hợp, tuỳ vào từng dạng lưới và đồ hình lưới mà
tiến hành tổ chức đo một số cạnh cho phù hợp, không nhất thiết phải đo tất cả
các cạnh như:
* Đối với lưới tứ giác không đường chéo nên đo các cạnh theo chu vi và
một số cạnh giữa lưới để thuận tiện cho cơng tác tính tốn sau này.
* Đối với lưới tam giác thì nên lựa chọn đo các cạnh đối diện với góc lớn
nhất trong tam giác.

1.4.2 Phương pháp đa giác
Lưới đường chuyền là tập hợp các điểm nối với nhau tạo thành đường
gãy khúc. Tiến hành đo tất cả các cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền,
nếu biết toạ độ của một điểm và góc phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính
ra góc phương vị các cạnh và toạ độ các điểm khác trên đường chuyền.
Đối với lưới đường chuyền việc chọn điểm và phát triển lưới trong khu
vực đông dân cư hay trong thành phố rất dễ dàng. Tuy nhiên, đối với lưới
đường chuyền có những hạn chế vì lượng trị đo ít và có kết cấu đồ hình
khơng chặt chẽ, cho nên độ chính xác của các yếu tố trong lưới không cao.
Phương án hợp lý để nâng cao chất lượng đồ hình lưới và cũng là một trong
các phương pháp để nâng cao độ chính xác của lưới các đường chuyền đa
giác là lập lưới có nhiều vịng khép kín.
Bảng 1.6- Một số máy tồn đạc điện tử chính xác (sử dụng để đo các lưới
khống chế mặt bằng)
Đo góc
Đo cạnh
Hãng và
Tên
Độ
SSTP đo
Tầm hoạt
nước chế
máy
phân
góc ngang/ SSTP đo cạnh
động xa
tạo
giải
đứng
nhất

- 12 -


1

2
Leica
TC 303
Thụy Sỹ
SOKKIA
SET2B
Nhật
Bản
NIKON
DTM
Nhật
750
Bản
TOPCON
GTS-4
Nhật
Bản

bàn độ
3

4

5

6

1"

3"/3"

(2mm +2ppm)

3000 m

1"

2"/2"

(2mm +2ppm)

4200 m

1"

2"/2"

(2mm +2ppm)

3500 m

1"

2"/2"

(2mm +2ppm)

3700 m

1.4.3. Phương pháp định vị vệ tinh
Các phương pháp xây dựng lưới mặt bằng đã nêu trên đều đòi hỏi các
điểm liền kề tạo thành đồ hình cơ bản, phải trực tiếp hoặc sau khi xây dựng tiêu
phải nhìn thấy nhau (thông hướng). Do ảnh hưởng của chiết quang và độ cong
Trái đất, cạnh càng dài, tiêu càng cao, gây tốn kém trong thi cơng lưới và khó
khăn khi đo ngắm, chính vì vậy lưới tam giác hạng I là lưới có cạnh dài nhất
nhưng trung bình chỉ là 25 km.
Để xây dựng lưới có cạnh dài hoặc nối các lưới ở xa nhau với độ chính
xác cao, từ những năm 60 của thế kỉ XX ra đời một phương pháp xây dựng lưới
mới là lưới Trắc địa vệ tinh.
Đầu tiên, người ta chụp ảnh vệ tinh nhân tạo trên nền trời sao, xác định
hướng từ điểm ngắm đến vệ tinh, khoảng cách từ điểm ngắm đến vệ tinh được
đo bằng các máy đo khoảng cách Laser đến vệ tinh. Sai số vị trí điểm mặt đất
cần định vị từ 100m sau chỉ còn cỡ 10m. Thập kỉ 70 với kỹ thuật Doppler vệ
tinh, độ chính xác định vị đạt cỡ và centimet. Hiện nay, với công nghệ GPS độ
chính xác định vị tuyệt đối có thể đạt 30m, cịn độ chính xác định vị tương đối
có thể đạt centimet thậm chí vài milimet.
Ưu điểm của lưới trắc địa vệ tinh là các điểm định vị vệ tinh không cần
thông hướng, khoảng cách giữa các điểm từ vài km đến hàng ngàn km, mà lại
bất kì lúc nào, bất kì ở đâu nếu thu được tín hiệu vệ tinh tốt đều có thể định vị
điểm trên mặt đất.
Vì những lý do đó, trên thế giới và ở Việt Nam, lưới Trắc địa vệ tinh bằng
công nghệ GPS được dùng thay thế cho việc xây dựng lưới cấp cao hơn lưới
hạng I (lưới cấp “0”) và đến cả cấp khống chế thấp nhất là điểm trạm đo chi tiết.
Ở nước ta công nghệ GPS được đưa vào sử dụng từ năm 1991. Hiện nay,
công nghệ GPS được coi như là dấu mốc quyết định trong cách mạng công nghệ

của lĩnh vực đo đạc. Công nghệ GPS ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng cho
nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có trắc địa cơng trình.
1.4.3.1 Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm 3 bộ phận :
- 13 -


* Đoạn không gian (Space Segrment)
* Đoạn điều khiển (Control Segrment)
* Đoạn sử dụng (User Segrment)

Đoạn không gian

Đoạn điều khiển

Đoạn sử dụng

a. Đoạn không gian
Đoạn không gian hiện nay bao gồm 32 vệ tinh chuyển động trên 6 mặt
phẳng quỹ đạo và 3 vệ tinh dự trữ. Vệ tinh chuyển động ở đô cao khoảng
20200 km. Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xích đạo trái đất
một góc 550, quỹ đạo mỗi vệ tinh chênh nhau 60 0 kinh. Chu kì chuyển động
của vệ tinh là 12 giờ đồng hồ.
Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị dao động tần số chuẩn cơ sở
fo= 10,23 MHz. Từ tần số cơ sở fo sẽ tạo ra hai tần số sóng tải L1, L2.
L1 = 154fo = 1575,42 MHz.
L2 = 120fo = 1227,60 MHz.
Các sóng này được được điều biến bởi các mã C\A code, P-code và Y-code
Mã C\A (Coarse/Accquisition code) là mã thô, cho phép sử dụng rộng
rãi. Mã C\A là một chuỗi nhị phân mang tính chất ngẫu nhiên, có tần số

1,023 MHz, tương ứng với bước sóng 293 m. Chu kì mã C\A là 1 mili giây,
mỗi vệ tinh phát đi một mã C\A khác nhau và mã C\A điều biến sóng tải L1.
Mã P (precision code) là mã chính xác, được dùng cho mục đích quân
sự là chủ yếu. Mã P cũng là một chuỗi nhị phân nhưng phức tạp hơn, có tần
số fo=10,23 MHz, tương ứng với bước sóng 29,3 m, có chu kì 267 ngày.
Người ta chia mã P thành 38 đoạn, mỗi đoạn dài 7 ngày và mỗi đoạn điều
biến cho một vệ tinh và sau 7 ngày lại thay đổi.
- 14 -


Ngồi hai mã trên, người ta cịn sử dụng mã Y –code, đây là mã bí mật,
được phủ lên mã P-code nhằm chống đánh lừa trong kĩ thuật AS (antispoofing).
Ngoài hai sóng tải L1 và L2 phục vụ cho mục đích sử dụng, các vệ tinh
cịn dùng hai sóng tần số 1783,74 MHz và 2227,5 MHz để trao đổi thông tin
với các trạm điều khiển mặt đất.
b. Đoạn điều khiển
Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ
thống đinh vị, với trung tâm điều khiển đặt tại Colorado Springs và 4 trạm
theo dõi phân bố đều quanh trái đất đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương),
Assension Islands (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương),
Kwajalein (Tây Thái Bình Dương). Các trạm này liên tục theo dõi sự hoạt
động của các vệ tinh. Đồng thời trên mỗi trạm theo dõi đều có các máy thu
GPS, chúng đo khoảng cách, sự thay đổi khoảng cách và các số liệu khí
tượng. Các số liệu này được gửi tới trạm trung tâm để xử lý tính tốn. Sau đó
các thông tin này được chuyển lên các vệ tinh, từ đó chuyển đến các máy thu
của người sử dụng.
c. Đoạn sử dụng
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thơng tin
từ vệ tinh khác để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau
ở trên biển và ở đất liền. Đó có thể một máy thu riêng biệt hoạt động độc lập

(định vị tuyệt đối) hay một nhóm gồm hai máy thu trở lên hoạt động đồng
thời theo một lịch thời gian nhất định (định vị tương đối) hoặc hoạt động theo
chế độ một máy thu đóng vai trị máy chủ phát tín hiệu vơ tuyến hiệu chỉnh
cho các máy thu khác (định vị vi phân).
1.4.3.2 Quy trình thành lập lưới GPS trong TĐCT
Lưới GPS trong trắc địa cơng trình được tiến hành theo các trình tự sau:
a. Chọn hệ toạ độ và thời gian
Đo GPS sử dụng hệ thống tọa độ toàn cầu WGS – 84 (Hệ tọa độ trắc địa
Quốc tế) khi có yêu cầu sử dụng hệ tọa độ HN-72, VN-2000 hoặc hệ tọa độ
cơng trình thì phải tính chuyển tọa độ.
Thời gian trong đo GPS được sử dụng là thời gian quốc tế UTC. Khi
muốn dùng giờ Việt Nam thì phải tiến hành chuyển đổi (giờ Hà Nội = giờ
GPS +7)
b. Thiết kế kĩ thuật lưới GPS
+ Thiết kế lưới
Việc thiết kế lưới được thực hiện trên bản đồ có tỷ lệ phù hợp đó có trong
khu đo. Đồ hình lưới GPS có thể là lưới tam giác, lưới đa giác, lưới tam giác và
đa giác kết hợp, lưới đường chuyền gối lên các điểm gốc...(tùy từng cấp hạng và
độ chính xác yêu cầu của lưới mà lựa chọn đồ hình lưới cho phù hợp). Nên bố trí
thành các vũng khộp kớn để nâng cao độ chính xác và có điều kiện kiểm tra.
Trong lưới GPS cần ít nhất 1 điểm gốc tọa độ là đủ để tính tọa độ của các
điểm cũn lại, nhưng nên có ít nhất 3 điểm gốc phân bố đều trong lưới để có điều
kiện kiểm tra, chặt chẽ khi tính chuyển tọa độ về hệ tọa độ địa phương. Đối
- 15 -


mạng lưới lớn thỡ số lượng điểm gốc cần nhiều hơn. Để có thể tính ra độ cao
trong hệ độ cao Nhà nước thỡ lưới GPS cũng cần điểm gốc độ cao. Số lượng và
độ chính xác của đểm gốc độ cao sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả
tính độ cao của các điểm trong lưới. Điểm gốc độ cao có thể trùng hoặc khơng

trùng với điểm gốc tọa độ.
- Là các điểm mới
- Là các điểm gốc tọa độ
- Là điểm gốc độ cao

Hỡnh 3-2. Sơ đồ lưới GPS
Dựa vào chiều dài trung bình giữa 2 điểm lân cận và độ chính xác của
nó, lưới GPS được chia thành các hạng II, III, IV và các cấp 1. Khi thành lập
lưới có thể thực hiện theo phương án tuần tự bao gồm tất cả các cấp, hạng
hoặc lưới vượt cấp, lưới cùng một cấp, hạng.
Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của các cấp lưới GPS phải phù hợp với qui
định nêu ở bảng 1.8. Chiều dài cạnh ngắn nhất giữa 2 điểm lân cận bằng 1/2 đến
1/3 chiều dài cạnh trung bình; chiều dài cạnh lớn nhất bằng 2 3 lần chiều dài
cạnh trung bình. Khi chiều dài cạnh nhỏ hơn 200m, sai số trung phương chiều
dài cạnh phải nhỏ hơn 20mm
Bảng 1.8 : Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập:

Cấp
hạng
II

Chiều dài cạnh
a
b
Sai số trung phương
trung bình
-6
(mm) (1 x 10 ) tương đối cạnh yếu nhất
(km)
9

 10
- 16 -

2

1/120 000


III
IV
1
2

5
2
1
<1

 10
 10
 10
 15

5
 10
 10
 20

1/80 000

1/45 000
1/20 000
1/10 000

Việc thiết kế lưới GPS phải căn cứ vào yêu cầu thực tế và trên cơ sở
điều tra nghiên cứu kỹ các tài liệu gốc, số liệu gốc hiện có tại khu vực xây
dựng cơng trình. Trong lưới GPS giữa các điểm khơng cần nhìn thấy nhau,
nhưng để có thể tăng dày lưới bằng phương pháp đo truyền thống, mỗi điểm
GPS cần phải nhìn thơng đến ít nhất một điểm khác.
Trong Lưới GPS cần ít nhất 1 điểm gốc toạ độ là đủ để tính toạ độ của
các điểm cịn lại, nhưng nên cần có ít nhất 3 điểm gốc phân bố đều khắp
trong lưới tạo điều hiện kiểm tra và chặt chẽ khi tính chuyển toạ đơ về toạ độ
địa phương.
Khi thiết kế lưới, để tận dụng các tư liệu trắc địa, bản đồ đã có, nên sử
dụng hệ tọa độ đã có của khu đo. Các điểm khống chế đã có nếu phù hợp với
yêu cầu của điểm lưới GPS thì tận dụng các mốc của chúng
Lưới GPS phải được tạo thành 1 hoặc nhiều vòng đo độc lập, tuyến phù
hợp. Số lượng cạnh trong vòng đo độc lập, tuyến phù hợp trong các cấp lưới
GPS phải tuân theo qui định nêu trong bảng 1.9. Lưới GPS dùng để khống
chế mặt bằng phục vụ thi công và quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình
cần tạo thành các vịng khép có số cạnh khơng lớn hơn 4.
Bảng 1.9 : Qui định về số lượng cạnh trong vòng đo độc lập hoặc tuyến phù
hợp đối với các cấp lưới GPS
CẤP HẠNG
II
III
IV
1
2
Số cạnh trong vòng đo độc lập  6  8  10  10  10

hoặc tuyến phù hợp
c. Chọn điểm và chơn mốc
Vị trí điểm được chọn phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế kỹ thuật,
thuận lợi cho việc đo nối và cho các công tác đo đạc tiếp theo. Điểm chọn
phải được đặt ở nơi có nền đất, đá ổn định, sử dụng được lâu dài và an tồn
khi đo đạc. Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc lắp đặt máy thu và thao
tác khi đo, có khoảng khơng rộng và góc cao của vệ tinh phải lớn hơn 15 0. Vị
trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh, tránh hiện tượng
nhiễu tín hiệu do quá gần các trạm phát sóng và sai số đa đường dẫn
(Multipath) do phản xạ tín hiệu từ các địa vật xung quanh điểm đo. Vị trí
điểm chọn phải cách xa nguồn phát sóng vơ tuyến cơng suất lớn (như tháp
truyền hình, trạm vi ba) lớn hơn 200m và cách xa cáp điện cao thế lớn hơn
50m.
Bảng 3-1. Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS
được thành lập để đo vẽ bản đồ
Sai số trung phương
Chiều dài cạnh
b (1 x 10Cấp hạng
a(mm)
tương đối cạnh yếu
6
TB (km)
)
nhất
- 17 -


II
9
1/120 000

10
2
III
5
1/80 000
10
5
IV
2
1/45 000
10
10
1
1
1/20 000
10
10
2
<1
1/10 000
15
20
Việc chọn điểm trong lưới GPS cũng có những yêu cầu chung như đối với
lưới truyền thống như: phải bố trí ở những nơi có nền đất vững chắc, ổn định và
có khả năng bảo quản lâu dài,...Ngồi ra có những u cầu riêng sau đây để
đảm bảo thu tớn hiệu vệ tinh tốt:
- Phải thơng thống bầu trời, góc mở tốt nhất là 1500 (hỡnh 3-3)
- Khơng bố trí dưới đường điện cao thế
- Khơng bố trí gần các vật có khả năng phản xạ tín hiệu điện từ
- Phải cách xa (Ít nhất là 500m) cỏc trạm phát sóng (đài phát thanh, đài

truyền hình,...)
- Nếu bắt buộc phải chọn ở những nơi bị che khuất thì phải mơ tả sự che
khuất đó trong hệ tọa độ địa diện chân trời, lập lịch đo và kiểm tra điều kiện
quan sát tốt.

1500
Mỏy thu GPS

Hình 3-3. Góc mở tại điểm đo GPS
Quy cách của dấu mốc và mốc điểm GPS các cấp phải phù hợp với yêu
cầu quy phạm hiện hành của Nhà nước. Điểm GPS các cấp đều chôn mốc vĩnh
cửu, khi chôn mốc đáy hố phải đổ gạch, sỏi hoặc đổ một lớp bê tơng lót.
d. Lập kế hoạch đo
* Để lập lịch cần có các yêu cầu sau:
- Có tọa độ gần đúng của khu đo (đối với khu đo nhỏ thì lấy tọa độ trung
bình của khu đo, giá trị này có thể lấy trên bản đồ)
- Có tệp lịch vệ tinh dự báo (khơng cũ q 1 tháng)
- Có phần mềm chun dụng để tính tốn lập lịch
- Đối với những điểm bị che chắn thì phải có thơng tin mơ tả sự che chắn
Kết quả lập lịch sẽ cho ta những khoảng thời gian trong ngày có thể đo
được.
* Các trường hợp lập lịch sau:

- 18 -


- Lập lịch trong điều kiện thông thường, khu đo nhỏ, các điểm không bị che
chắn. Trường hợp này ta chỉ cần nhập vào tạo độ trung bình của khu đo và nhận
được kết quả lập lịch cho cả khu đo.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo ở xa nhau. Lúc này tọa độ trung bình

của khu đo khơng cịn đặc trưng cho cả khu đo nữa, ta phải lập lịch cho từng
session một.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo bị che chắn. Lúc này ta cũng phải lập
lịch cho từng session và mô tả sự che chắn.
* Thiết kế session đo
Thiết kế ca đo là khâu quan trọng để thi công lưới đạt được các yêu cầu
kinh tế - kỹ thuật. Với số lượng điểm đã xác đinh (bao gồm các điểm gốc và các
điểm cần xác định) và tùy thuộc vào số lượng máy thu GPS sử dụng, có thể tạo
ra các ca đo phù hợp. Có thể thiết kế ca đo trên bản đồ hoặc trên sơ đồ đã có vị
trí sơ bộ của các mốc.
Khái niệm ca đo
Session đo hay còn gọi là ca đo là khái niệm chỉ việc máy thu đồng thời
thu tín hiệu vệ tinh trong một khoảng thời gian nào đó.
Ca đo có thể tạo thành bởi hai máy thu trở lên.
Để phát hiện sai số thô trong kết quả đo lưới đồng thời tăng độ tin cậy và
độ chính xác của mạng lưới thơng thường có thêm các ca đo dư.
Tốc độ ghi và độ dài ca đo
a. Tốc độ ghi
Một đặc điểm của đo GPS là các trị đo được thực hiện tự động, đều đặn
sau những khoảng thời gian nhất định. Tất cả các trị đo đó sẽ được ghi lại trong
bộ nhớ của máy thu theo thời gian trong hệ thống giờ GPS. Khoảng thời gian
đều đặn đó được gọi là tốc độ ghi. Khoảng thời gian này do người đo cài đặt khi
lựa chọn các tham số trước khi đo.
Khi định vị tương đối tĩnh, và tĩnh nhanh, người ta thường sử dụng tốc
độ ghi trong khoảng 5s đến 60s. Nếu đặt tốc độ ghi quá dầy thì bộ nhớ của máy
thu sẽ nhanh đầy và thời gian xử lý sẽ dài hơn. Ngược lại, nếu đặt tốc độ ghi quá
thưa sẽ nhận được ít trị đo. Trong đo tĩnh, tốc độ ghi số liệu hợp lý thường từ
15s đến 30s; trong đó tĩnh nhanh nên trong khoảng từ 5s đến 15s.
b. Độ dài ca đo
Độ dài ca đo là khoảng thời gian các máy thu trong ca đo cùng thu tín

hiệu hay chính là khoảng thời gian chung từ khi bật máy đến khi tắt máy của các
máy thu.
Độ dài ca đo phụ thuộc vào các yếu tố:
- Độ chính xác yêu cầu khi xác định Baseline, đo càng lâu thì càng chính
xác và ngược lại.
- Số lượng vệ tinh quan sát được, số vệ tinh ít thì phải đo lâu và ngược
lại.
- Chiều dài của Baseline, Baseline càng dài thì phải đo càng lâu và
ngược lại.
- Máy thu 1 tần hay 2 tần.
- 19 -


- Tình trạng che chắn tại các điểm đo.
Bảng 3-2 kiến nghị khoảng thời gian đo hợp lý cho trường hợp quan trắc từ
4 vệ tinh trở lên trong điều kiện khí tượng bình thường.
Bảng 3-2. Độ dài ca đo theo chiều dài cạnh
Chiều dài cạnh (km)
Độ dài ca đo (phút)
0-1
10 - 30
1-5
30 - 60
5 - 10
60 - 90
10 - 20
90 - 120
+ Thiết kế ca đo
Việc thiết kế session đo phải được thực hiện trước khi đo đạc và phải xác
định được máy thu nào đặt tại điểm nào, thời gian bật máy, tắt máy. Thiết kế

session đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Quy định của quy phạm
- Đồ hình của lưới
- Số lượng máy thu sử dụng
- Khả năng di chuyển giữa các điểm trong lưới
- Kết quả lập lịch đo
Số lượng ca đo tối thiểu trong lưới được xác định theo cơng thức:
n

sq
rq

(3.2a)

trong đó: s là tổng số điểm trong lưới
r là số máy thu sử dụng
q là số lần đặt máy trung bình tại mỗi điểm đo
Nếu kí hiệu m là số lần đặt máy lặp lại tại mỗi điểm, thì số lượng ca đo được
xác định theo cơng thức:
n

m.s
r

(3.2b)

Nếu giá trị n tính theo cơng thức (3.2) bị lẻ thì làm trịn thành số nguyên lớn
hơn.
Việc thiết kế ca đo theo số máy thu sử dụng được tiến hành lần lượt theo
từng ca. Mỗi ca sẽ liên kết được r điểm, trong đó cần đảm bảo có ít nhất 2 điểm

gối. Cần thiết kế sao cho các cạnh của các đo khác nhau không cắt chéo nhau.
Thiết kế ca đo liên tiếp nhau và từ ngoài vào trong. Càng vào trong số lượng
điểm gối càng nhiều.
Ví dụ: Cho lưới GPS như hình vẽ, các Baseline kết nối với nhau theo đồ
hình tam giác hoặc đa giác, sử dụng 4 máy thu.
GPS-03

GPS-02

GPS-04

GPS-11
GPS-09
GPS-01

GPS-10

- 20 GPS-06

GPS-05


Hình 3-4. Sơ đồ thiết kế session
Số lượng ca đo tối thiểu của mạng lưới trên:
n

s  q 11  1

 3.3
r  q 4 1

Vậy n = 4 ca đo
Sau khi thiết kế trên sơ đồ lưới, ta lập bảng thiết kế session như sau:
Bảng 3-3. Bảng kết quả thiết kế session đo
Session Máy thu 1
1
2
3
4

GPS-01
GPS-03
GPS-06
GPS-05

Máy thu 2

Máy thu 3

Máy thu 4

GPS-02
GPS-02
GPS-05
GPS-08

GPS-08
GPS-04
GPS-04
GPS-07

GPS-09
GPS-10
GPS-11
GPS-10

Thời gian
Bật máy Tắt máy
t1
t1'
t2
t2'
t3
t3'
t4
t4'

B¶ng 1.10 : Thêi gian tối thiểu ca đo
Độ dài cạnh đo
Độ dài thời gian ca ®o
[km]
[phót]
0-1
20-30
1-5
30-60
5-10
60-90
10-20
90-120

1.4.3.3. Đo đạc thực địa
1. Các u cầu kỹ thuật cơ bản
Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp phải phù hợp với quy định
được nêu trong bảng 3-4.
Bảng 3-4. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp
Hạng mục
Cấp hạng Hạng Hạng Hạng Cấp 1 Cấp 2
Phương pháp đo
II
III
IV
Góc cao của vệ tinh
Đo tĩnh tĩnh
 15
 15
 15
 15
 15
0
()
nhanh
4
4
4
4
Số lượng vệ tinh quan Đo tĩnh tĩnh
4
trắc dùng được
nhanh
5

5
5
5
2
 1.6  1.6  1.6
Số lần đo lặp trung
Đo tĩnh tĩnh
2
bình tại trạm
nhanh
2
 1.6  1.6  1.6
Thời gian quan trắc:
Đo tĩnh tĩnh
 90
 60
 45
 45
 45
- 21 -


Độ dài thời gian thu
nhanh
 20
 15
 15
 15
tín hiệu ngắn nhất
(phút)

Tần suất thu tín hiệu Đo tĩnh tĩnh
1060 1060 1060 1060
1060
(s)
nhanh
2. Công tác chuẩn bị
Công tác chuẩn bị bao gồm các nội dung sau:
- Trước khi đo cần kiểm tra các máy thu GPS và các thiết bị đi kèm theo
(chân máy, định tâm quang học, ốc nối, thước đo độ cao anten).
- Chuẩn bị nguồn điện đảm bảo máy thu đủ hoạt động.
- Kiểm tra bộ nhớ của máy đủ để lưu dữ liệu.
- Cài đặt các tham số đo phù hợp như góc ngưỡng, tốc độ ghi, v.v...
- Chuẩn bị phương tiện liên lạc như bộ đàm hoặc điện thoại di động.
- Chuẩn bị phương tiện đi lại để di chuyển máy theo đúng lịch đo.
- Chuẩn bị sổ đo, bút ghi chép, sơ đồ lưới và lịch đo đã lập.
- Chuẩn bị đồng hồ bấm thời gian
- Chuẩn bị một số vật dụng khác như áo mưa, ô, v.v...
3. Các thao tác tại trạm đo
Đo đạc trong lưới GPS là việc sử dụng máy thu GPS thu tín hiệu vệ tinh tại
các điểm lưới theo các session đã thiết kế. Máy GPS là thiết bị điện tử hiện đại,
tự động thu và ghi số liệu. Công việc của người đo tương đối đơn giản, cụ thể
làm các công việc sau:
a. Lắp anten vào máy thu
b. Định tâm và cân bằng máy
Người đo đặt chân máy lên điểm đo, dọi điểm định tâm đế máy nhờ bộ phận
định tâm quang học gắn trên đế máy.
Dựa vào bọt thủy gắn trên đế máy, tiến hành cân bằng máy.
c. Bố trí máy
Sau khi đã định tâm và cân bằng đế máy đặt máy thu lên đế máy, rồi cố định
máy thu trên đế máy bằng ốc nối. Để khắc phục sai số do lệch tâm pha anten khi

đặt máy cần chú ý quay lôgo của máy về hướng Bắc (sai số khoảng 50).
d. Đo cao anten
Sử dụng thước chuyên dụng đo độ cao anten. Có thể đo chiều cao thực h của
máy thu (là khoảng cách từ tâm pha anten đến tâm mốc) hoặc có thể đo khoảng
cách nghiêng l (là khoảng cách từ mép ngoài của máy thu đến tâm mốc). Khi xử
lý số liệu cần khai báo đúng kiểu đo để phần mềm tính ra độ cao thực.
e. Khởi động máy thu
Bật máy thu GPS để máy thu khởi động. Khi máy thu thu được số vệ tinh
cần thiết, bắt đầu tiến hành đo.
f. Thực hiện quan trắc
Căn cứ vào thời gian đo đã thiết kế, các máy thu đồng thời tiến hành đo. Hầu
hết đều sử dụng chế độ đo tự động nên sự can thiệp của con người hầu như
khơng cần thiết. Trong q trình đo, người đo cần theo dõi số lượng vệ tinh thu
- 22 -


được, dung lượng pin, dung lượng bộ nhớ và ghi chép lại những bất thường xảy
ra.
Trong một số trường hợp cần đạt độ chính xác cao, tại các điểm đo, người ta
phải quan trắc cả các yếu tố khí tượng như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất v.v...Cần
dừng đo khi có cơn giơng bão, có sấm chớp, trong trường hợp này cần tắt máy
và tháo anten ra khỏi máy.
Sau khoảng thời gian đo đã thiết kế, người đo dừng đo. Có thể dừng đo bằng
cách tắt máy thu hoặc dừng thu tín hiệu. Trước khi thu máy tiến hành đo lại độ
cao anten, ghi vào sổ đo. Cuối cùng, tháo máy thu, tháo anten, thu xếp máy và
thiết bị kèm theo vào hòm máy, kiểm tra kỹ trước khi di chuyển máy sang trạm
khác.
Đối với máy thu không di chuyển ở ca tiếp theo, có thể tắt máy đợi các máy
khác di chuyển.
Khi đo đạc cần chú ý các máy thu phải phối hợp với nhau để bật máy và tắt

máy đồng thời vì chỉ có những khoảng thời gian chung mới có ý nghĩa tính
baseline và phải bảo quản máy thu trong suốt quá trình đo.
4. Ghi sổ đo ngoại nghiệp
Sau khi kết thúc đo tại trạm nên kiểm tra lại chiều cao anten lần cuối trước
khi thu máy. Các máy thu loại cũ, có thiết bị ghi ngồi cần xem lại số hiệu của
các tệp số liệu đã ghi. Kiểm tra lại sổ đo, đặc biệt là những trạm đo lặp lại cần
ghi đủ tất cả các ca đo cho đến kết thúc.
Mẫu số đo GPS
TRẠM ĐO
Tên điểm:...................................
Số hiệu:......................................
Ngày đo:..........................................
Thời tiết:...........................................
Bắt đầu lúc:.....................................
Kết thúc lúc:.....................................
Loại máy:........................................
Số máy:.............................................
Người đo:........................................
Người ghi:........................................
Tên tệp đo (file name):.....................................
Sơ đồ đo nối

Phần đo

Sơ đồ đo nối

Phần

Trị đo
Tgian

Áp suất p(mb)
Nhiệt độ khô Tk
(0C)
Nhiệt độ ẩm Ta
(0C)
Độ ẩm

Bắt đầu

Giữa

- 23 -

Kết thúc

Trung bình


tính
Lần 1
Lần 2
Thêm vào đó cần vẽ sơ hoạ vị trí mốc hoặc chụp ảnh mốc và kiểm tra lại ghi
chú điểm đã có từ trước.
e. Xư lý sè liƯu
KÕt quả đo GPS có thể xử lý bằng phần mềm GPSurvey 2.35 hoặc
Trimble Geomatic Office hoặc các phần mềm khác cùng tính năng
Đối với cạnh ngắn < 10km, chỉ cần sử dụng lịch vệ tinh quảng bá để giải
cạnh. Chỉ chấp nhận các cạnh đạt lời giải FIX, với RATIO không nhỏ hơn 2.
Nếu tính cạnh ở chế độ tự động không đạt thì phải xử lý cạnh theo ph-ơng
pháp can thiƯp. Khi xư lý can thiƯp cã thĨ c¾t bỏ bớt vệ tinh có tình trạng xấu

hoặc cắt bỏ bới thời gian đo nh-ng không đ-ợc cắt bỏ quá 20% thêi gian thu
tÝn hiƯu. Trong tr-êng hỵp xư lý can thiệp mà không nhận đ-ợc lời giải FIX
thì phải ®o l¹i. Khi xư lý sè liƯu ®o cđa mét ca đo đối với l-ới hạng II và hạng
III tỷ lệ số liệu sử dụng không đ-ợc thấp hơn 80%.
Trong khi chọn mô hình xử lý từng vectơ cạnh, đối với cùng một mô hình
giải cạnh trong một ca đo thì sai số khép t-ơng đối chiều dài cạnh của bất kỳ tam
giác nào cũng không đ-ợc v-ợt quá quy định nêu ở bảng 1.11.
Bảng 1.11: Sai số khép t-ơng ®èi giíi h¹n
0,10
0,15 0,20 0,50
1,00
2,00
3,00
4,00
km
km
km
km
km
km
km
D km
n
1:122 1:163 1:4060 1:8000 1:1516 1:2100 1:2550
3 1:8160
00
00
0
0
00

00
00
1:141 1:188 1:4690 1:9240 1:1750 1:2425 1:2945
4 1:9430
00
00
0
0
00
00
00
1:1050 1:158 1:210 1:5240 1:1034 1:1957 1:2712 1:3292
5
0
00
00
0
00
00
00
00
1:1150 1:173 1:230 1:5740 1:1132 1:2144 1:2970 1:3607
6
0
00
00
0
00
00
00

00
Chú thích : Trong bảng trên D là chiều dài trung bình các cạnh trong
hình, n là số cạnh trong hình khép.
f. Bỡnh sai li GPS
Khi đà kiểm tra thấy các baseline và các sai số khép vòng đạt yêu cầu
thì tiến hành bình sai l-ới GPS. L-ới GPS là l-ới không gian nên bình sai l-ới
GPS là bình sai l-ới không gian. Việc bình sai bằng phần mềm thực hiện các
công đoạn sau :
Bình sai l-ới trong hệ toạ độ WGS-84. Kết quả của b-ớc này là toạ độ
vuông góc không gian (X, Y, Z) hoặc toạ đ trắc địa (B, L, H) trong hệ toạ
WGS-84.
Để có đ-ợc toạ độ trong hệ toạ độ địa ph-ơng (hệ toạ độ VN-2000, HN72 thì phải tính chuyển toạ độ từ toạ độ WGS-84 về tạo độ địa ph-ơng bằng
các phần mềm chuyên dụng. Khi tính chuyển từ hệ tọa độ trắc địa Quốc tế của
l-ới GPS sang hệ tọa độ khu vực, cần phải đảm bảo yêu cầu : B×nh sai l-íi GPS
Độ cao ănten

- 24 -