Giáo trình Cơ sở trắc địa công trình (Nghề Trắc địa công trình CĐTC)

BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: CƠ SỞ TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH
NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP

Quảng Ninh, năm 2017



1



TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình “Cơ sở trắc địa cơng trình” được biên soạn tổng hợp từ nhiều sách và
giáo trình của nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy và là tài liệu cho học
sinh/sinh viên nghề Trắc địa cơng trình và các nghề thuộc phần xây dựng hạ tâng liên
quan như kỹ thuật xây dựng, cấp thoát nước..... Giáo trình trang bị cho các học
sinh/sinh viên các nghề trên các kiến thức về lưới khống chế mặt bằng độ cao cơng

trình; về bản đồ cơng trình; cơ sở về trắc địa cơng trình, bố trí cơng trình, bố trí đường
cong trịn và đường cong đứng. Từ đó giúp cho người học đọc hiểu được nội dung,
quy trình, và các phương pháp bố trí phục vụ cơng trình.
Căn cứ vào Chương trình đào tạo nghề Trắc địa cơng trình của nhà trường, tơi
đã xây dựng và biên soạn giáo trình “Cơ sở trắc địa cơng” dùng cho cả hai hệ Cao
đẳng và Trung cấp gồm 5 chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Lưới khống chế mặt bằng
Chương 2: Lưới khống chế độ cao
Chương 3: Đo vẽ bản đồ địa hình - cơng trình tỷ lệ lớn
Chương 4: Bố trí cơng trình
Chương 5: Bố trí đường cong
Trong q trình biên soạn, tác giả đã cố gắng chọn lọc lượng thông tin cần thiết,
phù hợp với thời lượng học tập và thiết bị, dụng cụ trường hiện có.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự tham gia đóng góp của các thành viên trong khoa
Xây dựng và Hội đồng thẩm định Trường Cao đẳng nghề Xây dựng để tơi hồn thành
giáo trình này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Chủ biên

Trần Thị Thỏa

2


MỤC LỤC

NỘI DUNG

TT

TRANG

1.

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

1

2.

LỜI NÓI ĐẦU

2

3.

CHƯƠNG 1: LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG

5

4.

CHƯƠNG 2: LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO

21

5.

CHƯƠNG 3: ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH CƠNG TRÌNH TỶ LỆ LỚN

25

6.

CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ CƠNG TRÌNH

35

7.

CHƯƠNG 5: BỐ TRÍ ĐƯỜNG CONG

55

3


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC

Tên mơn học: Cơ sở trắc địa cơng trình
Mã mơn học: MH 11
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí: Mơn học Cơ sở trắc địa cơng trình là mơn học chuyên môn nghề; thuộc mô
đun, mô đun đào tạo nghề bắt buộc.
- Tính chất: Là mơn học cung cấp các kiến thức cơ bản của trắc địa phục vụ xây dựng
cơng trình.
- Ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun: Mơn học ‘‘Cơ sở trắc địa cơng trình‘‘có vai
trị quan trọng, là những kiến thức nghề cơ bản, các tình huống cơ bản xử lý phục vụ
thi cơng của nghề trắc địa cơng trình.
Mục tiêu của mơn học:

- Kiến thức: Khái niệm được thế nào là trắc địa công trình. Mơ tả được đặc điểm, vai
trị của trắc địa cơng trình; Khái qt hóa được quy trình thành lập lưới khống chế mặt
bằng, lưới khống chế độ cao, thành lập bản đồ tỷ lệ lớn trong trắc địa công trình và các
cơng tác bố trí cơng trình; Áp dụng được các kiến thức đã học để thành lập lưới khống
chế trắc địa, thành lập bản đồ tỷ lệ lớn và bố trí cơng trình, bố trí các loại đường cong.
- Kỹ năng: Xây dựng được mạng lưới khống chế mặt bằng và độ cao trong cơng trình;
Vận dụng để đo vẽ được bản đồ địa hình cơng trình tỷ lệ lớn; Bố trí thành thạo các yếu
tố cơ bản, các trục cơng trình, bố trí chi tiết cơng trình ra thực địa; Bố trí được các loại
đường cong.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tham gia tích cực vào các giờ học; Thể hiện năng
lực tự học và nâng cao trình độ; Cảm thụ được vai trị quan trọng của đạo đức trong
thực tiễn nghề nghiệp
Nội dung của giáo trình:

4


CHƯƠNG 1: LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm, đặc điểm, vai trò của trắc địa trong xây dựng cơng
trình; Đặc điểm, độ chính xác và số bậc phát triển, các phương pháp xây dựng lưới
mặt bằng khống chế, đặc điểm đo góc và đo khoảng cách trong lưới, ước tính độ chính
xác;
- Tính tốn, bình sai lưới lưới khống chế mặt bằng xây dựng;
- Tuân thủ tiêu chuẩn, quy phạm thành lập lưới khống chế mặt bằng xây dựng; Có
tính cẩn thận, tỷ mỷ, chính xác trong cơng việc.
Nội dung chính:
1. Đặc điểm, vai trị cơng tác trắc địa trong xây dựng cơng trình
1.1. Đặc điểm cơng tác 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 công, kiểm tra
kết cấu cơng trình và đo đạc biến dạng các loại cơng trình xây dựng.
Trắc địa cơng trình phục vụ việc xây dựng các cơng trình sau:
- Cơng trình xây dựng dân dụng và cơng nghiệp.
- Cơng trình giao thơng
- Cơng trình thủy lợi – thủy điện
- Các cơng trình u cầu độ chính xác cao: Nhà cao tầng, nhà máy nguyên tử,
gia tốc hạt, ống khói nhà máy nhiệt điện, tháp truyền hình….
Để xây dựng cơng trình, cơng tác trắc địa phục vụ các nội dung cơ bản sau đây:
a. Khảo sát trắc địa địa hình
- Phát triển lưới khống chế đo vẽ địa hình ở bãi xây dựng cơng trình.
- Vạch tuyến đường của các cơng trình hình tuyến.
- Đo nối các cơng trình địa chất, thuỷ lợi, các điểm thăm dị địa vật lý.
b. Cơng tác thiết kế cơng trình
- Thành lập các cơ sở địa hình theo các tỷ lệ cần thiết như: Bình đồ, mặt cắt,
các tài liệu khác phục vụ cho thiết kế cơng trình.
- Chuẩn bị đồ án trắc địa để chuyển thiết kế ra thực địa.
- Giải quyết nhiệm vụ quy hoạch mặt bằng và độ cao, tính tốn diện tích bị
ngập và dung tích các hồ chứa nước…
c. Cơng tác bố trí cơng trình
- Xây dựng cơ sở khống chế để bố trí cơng trình dưới hình thức mạng lưới xây
dựng, lưới tam giác, lưới đường chuyền.
- Chuyển các trục chính ra thực địa và bố trí chi tiết cơng trình.
- Đo vẽ thi công.
d. Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình
- Đo độ lún của nền móng.
5


- Xác định xê dịch về mặt bằng cơng trình.

- Xác định độ nghiêng cơng trình.
- Xác định độ nứt cơng trình.
1.2. Vai trị của trắc địa cơng trình trong xây dựng.
Trắc địa đóng vai trị quan trọng 5 giai đoạn xây dựng một cơng trình: qui
hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu.
- Ở giai đoạn quy hoạch: Cung cấp các loại bản đồ tỉ lệ nhỏ, trên đó sẽ vạch ra
các phương án xây dựng cơng trình, vạch ra kế hoạch tổng quát nhất về khai thác và sử
dụng cơng trình.
- Ở giai đoạn khảo sát: Đề xuất các yêu cầu đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn tại những
khu vực ở giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng cơng trình.
- Ở giai đoạn thiết kế: Cung cấp các loại bản đồ tỉ lệ lớn, các mặt cắt địa hình
để tính tốn thiết kế các cơng trình trên bản đồ, trên mặt cắt cơng trình.
- Ở giai đoạn thi công: Thực hiện công tác trắc địa để đưa cơng trình đã thiết kế ra
mặt đất, theo dõi tiến độ thi công hằng ngày.
- Ở giai đoạn nghiệm thu và quản lý cơng trình: Là giai đoạn cuối cùng, thực
hiện công tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước của cơng trình đã xây dựng, áp dụng
một số phương pháp quan trắc để theo dõi sự biến dạng của cơng trình trong q trình
khai thác và sử dụng.
2. Đặc điểm lưới khống chế mặt bằng trắc địa cơng trình
2.1. Đặc điểm lưới khống chế mặt bằng
Lưới khống chế mặt bằng được thành lập ở khhu vực thành phố, khu công
nghiệp, sân bay, bến cảng, cầu cống... là cơ sở trắc địa phục vụ cho khảo sát, thiết kế,
thi cơng xây dựng các cơng trình.
Lưới khống chế TĐCT có thể được thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc,
đường chuyền, lưới đo góc – cạnh kết hợp hoặc lưới ô vuông xây dựng.
Yêu cầu độ chính xác và mật độ điểm của lưới TĐCT tăng dần theo từng giai
đoạn xây dựng cơng trình: giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng cơng trình.
2.2.u cầu độ chính xác của lưới
a. u cầu về độ chính xác của lưới bố trí cơng trình tương đương độ chính xác của
lưới đo vẽ

Lưới TĐCT được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới
Nhà nước và có thể sử dụng các điểm của lưới Nhà nước đã có trên khu vực xây dựng.
Như đã biết, lưới khống chế Nhà nước được thành lập theo nguyên tắc: từ tổng
thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao xuống độ chính xác thấp và được phân thành các
hạng I,II,II, IV, và chêm dày bằng lưới giải tích, lưới đường chuyền cấp 1, cấp 2.
Thơng thường khu vực xây dựng chỉ có các điểm khống chế Nhà nước từ cấp II trở
xuống.
Để xem xét ứng dụng vào TĐCT, có thể tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới
tam giác Nhà nước hạng II, III, IV; lưới giải tích cấp 1,2; lưới đường chuyền cấp 1,2
như sau:
6


Bảng 1.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác Nhà nước hạng I, II, III, IV
Cấp hạng lưới tam giác Nhà nước

Chỉ tiêu kỹ thuật

II

III

IV

7  10

58

25

Sai số tương đối cạnh đáy

1:300.000

1:200.000

1:100.000

Sai số tương đối cạnh yếu nhất

1:200.000

1:120.000

1:70.000

Góc nhỏ nhất trong tam giác (0)

30

20

20

Giới hạn sai số khép tam giác (“)

4

6

8

Sai số trung phương đo góc (“)

1

1,5

2

Chiều dài cạnh (Km)

Bảng 1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới giải tích cấp 1,2
Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới giải tích

Cấp 1

Cấp 2

Số lượng tam giác giữa các cạnh đáy

10

10

Chiều dài cạnh tam giác dài nhất (Km)

5

3

Chiều dài cạnh tam giác ngắn nhất (Km)

1

1

Góc giữa các hướng cùng cấp khơng nhỏ hơn (0)

20

20

Sai số khép lớn nhất trong tam giác (“)

20

40

Sai số trung phương đo góc (“)

5

10

Sai số tương đối cạnh đáy

1:50.000

1:20.000

Sai số tương đối cạnh yếu nhất

1:20.000

1:10.000

Bảng 1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới đường chuyền cấp 1,2
Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới đường chuyền

Cấp 1

Cấp 2

- Đường đơm

5

3

- Giữa điểm khởi tính và điểm nút

3

2

- Giữa các điểm nút

2

1,5

2. Chu vi vịng khép kín lớn nhất (Km)

15

9

3. Chiều dài cạnh (Km)

5

3

- Dài nhất

0,8

0,35

- Ngắn nhất

0,12

0,08

15

15

1:10.000

1:5.000

5

10

10 n

20 n

1. Chiều dài đường chuyền dài nhất (Km)

4. Số cạnh nhiều nhất trong đường chuyền
5. Sai số khép tương đối khơng được lớn hơn
6. Sai số trung phương đo góc (“)
7. Sai số khép góc của đường chun khơng lớn hơn
(“ )
7


b. Yêu cầu độ chính xác của lưới bố trí cơng trình cao hơn hẳn so với độ chính xác
đo vẽ bản đồ.
Do vậy phải thành lập lưới chuyên dùng cho cơng trình. Các điểm lưới Nhà
nước đã có trong khu vực chỉ dùng làm số liệu gốc cần thiết tối thiểu để nối lưới
TĐCT vào hệ thống tọa độ Nhà nước.
Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới TĐCT chuyên dùng sẽ phụ thuộc
vào yêu cầu và đặc điểm của từng cơng trình và giai đoạn xây dựng cơng trình. Ví dụ:
đồ.

- Giai đoạn khảo sát, thiết kế: thành lập lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản
- Giai đoạn thi công: thành lập lưới khống chế trắc địa phục vụ bố trí cơng trình.

- Giai đoạn sử dụng cơng trình: thành lập lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng
cơng trình.
Như vậy u cầu về độ chính xác lưới phục vụ cơng trình tăng dần theo từng
giai đoạn. 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 q trình xây dựng cơng
trình.
Trong trường hợp chung nhất, lưới khống chế TĐCT thường được thành lập và
phát triển nhằm bảo đảm cơng tác bố trí cơ bản và đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1:500.
3. Đặc điểm một số loại lưới trắc địa công trình
3.1. Khu vực thành phố
Ở thành phố, khơng thành lập lưới khống chế chuyên dùng mà sử dụng điểm
lưới khống chế Nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều dài được 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 1 : 500.
Loại và hình dạng lưới phụ thuộc vào diện tích và hình dạng thành phố. Thành
phố có dạng kéo dài thì thành lập lưới chuỗi tam giác. Thành phố có dạng trải rộng thì
lập lưới đa giác trung tâm có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố 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, cấp 2.
Trên khu vực thành phố, thường sử dụng lưới đường chuyền hạng IV và cấp
1,2. Đường chuyên lập theo đường phố, các điểm có thể gắn tường hoặc trên nóc nhà,
được bảo vệ lâu dài.
Loại lưới tam giác thường không được sử dụng rộng rãi ở khu vực thành phố vì:
- Trong mỗi tam giác khơng có đại lượng đo thừa, nên khơng có điều kiện kiểm
tra kết quả ngay ngồi thực địa.
- Đo cạnh có độ chính xác kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với các điểm,

ảnh hưởng khơng tốt đến độ chính xác của lưới.
- Điều kiện đo dài điện tử ở khu vực thành phố ít thuận lợi do thay đổi lớn về
nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và chướng ngại vật....
Đối với lưới hạng IV và các cấp lưới tăng dày ở thành phố thì phương pháp
đường chuyền hơn hẳn phương pháp đo góc cạnh vì đường chuyền linh hoạt hơn, độ
8


chính xác bảo đảm ổn định hơn.
Tuy nhiên phương pháp tam giác đo cạnh có độ chính xác cao và cạnh ngắn lại
được dùng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng và một số cơng trình khác.
Lưới đo góc cạnh kết hợp được xem là tốt nhất. Vì loại này có độ chính xác
cao, đồ hình lưới có thể vượt ra ngồi những quy định thơng thường mà vẫn đảm bảo
độ chính xác.
Có thể thành lập lưới đo góc cạnh như hình 1.1. Các điểm lưới hạng II
(A,B,C...,H) bao quanh thành phố. Các cạnh đo với độ chính xác 1 : 300.000, các góc
được đo với độ chính xác m = 1" . Lưới được bình sai như một đường chuyền đa giác
khép kín. Bên trong xây dựng lưới tam giác hoặc đường chuyền.

Hình 1.1. Lưới đo khống chế khu vực thành phố
3.2. Khu vực 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 thành lập lưới bố trí cơng trình.
Đối với khu cơng nghiệp có diện tích trên 30 Km2, cơ sở khống chế là các điểm
lưới Nhà nước.
Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ có độ chính xác cao tương
đương lưới hạng IV Nhà nước.
Để bố trí cơng trình, ở khu cơng nghiệp thường lập lưới ơ vng xây dựng.
3.3. Cơng trình cầu vượt
Cơ sở để ước tính độ chính xác của lưới là yêu cầu độ chính xác đo chiều dài

cầu và độ chính xác vị trí trụ cầu, thường 1  3cm. Đồ hình lưới thường là tứ giác trắc
địa đơn hoặc kép. Cạnh đáy được đo với dộ chính xác 1 : 200.000  1: 300.000; đo
góc với độ chính xác m = 1  2" . Ngày nay máy đo dài điện tử được sử dụng rộng rãi,
lưới trắc địa trong xây dựng cầu thường là lưới 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.
3.4. Khu đầu mối thủy lợi – thủy điện
Trong giai khảo sát, thi công lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ tỷ lệ
lớn, đo nối khảo sát địa chất, thủy 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.
9


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 đầu mối thủy lợi – thủy lợi là cạnh
ngắn (0,5  1,5 Km), đo góc với độ chính xác m = 1  1,5" và đo cạnh đáy với độ
chính xác 1 : 200.000  1: 250.000, sai số vị trí điểm 5mm.
Hình dạng của lưới phụ thuộc vào chiều dài, hình dạng của đập, chiều rộng của
sơng và địa hình hai bờ sơng.
Xu hướng chính thành lập lưới khống chế khu vực đầu mối thủy lợi – thủy điện
là:
đập.

- Các điểm được bố trí gần các trục cơ bản của cơng trình hoặc trùng với trục

- Đo góc – cạnh kết hợp để đơn giản hóa kết câu của lưới mà độ chính xác vẫn
bảo đảm.
- Khi xây dựng đập bê tông cao, các điểm khống chế cần bố trí ở hai bên bờ, có
độ cao khác nhau để tiện việc bố trí đập.
3.5. Cơng trình đường hầm

Cơ sở để ước tính độ chính xác của lưới là sai số hướng ngang cho phép của
trục đường hầm đào đối hướng.
Hình dáng lưới khống chế trắc địa đường hầm phụ thuộc vào hình dạng của
tuyến hoặc hệ thống đường hầm.
Thường lập lưới chuỗi tam giác, đo cạnh đáy ở hai đầu chuỗi hoặc chuỗi tam
giác đo góc – cạnh kết hợp. Để chuyền tọa độ và phương vị xuống hầm, cần phải có
điểm của lưới khống chế ở gần miệng giếng đứng và cửa hầm.
3.6. 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 đo cạnh (
20  50m) độ chính xác rất cao ( 0,1  0,5mm).
4. Phương pháp ước tính độ chính xác
Lưới TĐCT được thành lập theo hai hướng tối ưu hóa:
- Tối ưu về độ chính xác, tức lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí lao
động, thời gian, kinh phí cho trước.
nhất.

- Tối ưu về giá thành, tức lưới có độ chính xác cho trước với giá thành nhỏ
Hai bài tốn tối ưu đó lại được chia thành các bài toán nhỏ.

Đối với TĐCT, điều quan trọng là xác định được phương án phát triển lưới.
Lưới được dựa hoàn toàn trên các điểm lưới khống chế Nhà nước hay thành lập lưới
cục bộ. Có thể thiết kế các phương lưới trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, ước tính độ chính xác
của lưới và so sánh với độ chính xác yêu cầu.
Để lựa chọn phương án của lưới, cần phải đo kiểm tra các yếu tố của lưới, ước
tính độ chính xác của lưới bằng các cơng thức gần đúng. Độ chính xác của ước tính sai
số của lưới thiết kế thường đạt khoảng 10  20%.

10

Trong giai đoạn thiết kế thi cơng, độ chính xác của lưới được tính một cách chặt
chẽ hơn, khi mà các thơng tin về kết cấu lưới và độ chính xác đo đã được cụ thể và
chắc chắn.
Lưới TĐCT được xây dựng theo từng giai đoạn với một số bậc 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. Số bậc phát triển bằng số lần chuyển từ lưới có độ chính xác
thấp đến lưới có độ chính xác cao.
4.1. Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số chiều dài cạnh
Nếu lưới khống chế mặt bằng được thành lập để phục vụ cho thi cơng cơng
trình (bố trí cơng trình, lắp đặt thiết bị...) thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của
nó là “ sai số vị trí tương hỗ của hai điểm lân cận nhau thuộc cấp khống chế cuối
cùng” hoặc “sai số vị trí tương hỗ giữa hai điểm trên một khoảng cách nào đó”.
Trên khu vực cơng trình cơng nghiệp, lưới khống chế trắc địa được thành lập để
đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn nhất (1/500) và cịn để bố trí cơng trình. Vì vậy, độ chính xác
của lưới phải bảo đảm cả hai u cầu nói trên.
Thơng thường người ta lấy sai số vị trí tương hỗ của hai điểm thuộc cấp khống
chế cuối cùng trên khoảng cách 1km làm tiêu chuẩn độ chính xác của lưới khống chế
mặt bằng (1km là chiều dài tối đa của dây chuyền cơng nghệ có mối liên hệ chặt chẽ
với nhau trong các xí nghiệp cơng nghiệp hiện đại).
4.2. Xác định độ chính xác lưới khống chế theo tiêu chuẩn sai số vị trí điểm
Nếu lưới khống chế mặt bằng chỉ thành lập với mục đích đo vẽ địa hình nói
chung thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của nó là “sai số trung phương vị trí
điểm của cấp khống chế cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở” hay còn gọi là “sai số
tuyệt đối vị trí điểm”.
Quy phạm đã quy định: Sai số giới hạn vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so
với điểm của lưới khống chế cơ sở (lưới Nhà nước và tăng dày) không vượt quá
0,2mm trên bản đồ, tức là Mp ≤ 0,2mm. M, ở đây M là mẫu số tỷ lệ bản đồ cần thành
lập.
5. Các phương pháp xây dựng lưới khống chế

5.1. Phương pháp tam giác
Lưới TĐCT thường được xây dựng dạng chuỗi tam giác.
Chuỗi tam giác đơn được áp dụng khi khu vực đo vẽ là một dải có hình dạng
kéo dài với chiều rộng 3- 4km.
Chuỗi tam giác
thường được thành lập theo
dạng chuỗi tam giác đều,
dựa trên 2 đường đáy đã
cho, có lưới đo góc, lưới
đo cạnh, lưới đo góc cạnh
kết hợp (hình 1.2).

Hình 1.2. Chuỗi tam giác đơn

11


Chuỗi tam giác kép A
được áp dụng khi khu vực
đo vẽ có chiều rộng 5 8km được xây dựng gồm
b1
hệ thống các hình trung
tâm (hình 1.3)

D
b2
C
B

Hình 1.3. Chuỗi tam giác kép

5.2. Phương pháp đường chuyền
Người ta có thể thay thế lưới tam giác bằng lưới đường chuyền có chiều dài
cạnh từ 1,5- 2km, các cạnh được đặt song song với hướng các trục tọa độ và chiều dài
các cạnh được đo bằng máy đo dài điện quang. Lưới như vậy thường gọi là lưới
khung.
Tuỳ thuộc vào diện tích và hình dạng khu đo mà lưới đường chuyền khung có
thể bố trí theo các sơ đồ
X
i
sau:
Lưới tạo thành
iY
một vịng khép kín hình
chữ nhật bao quanh khu
vực xây dựng cơng trình: iX
Dạng lưới này thường
được dùng làm lưới
khung để phát triển lưới
Y
xây dựng (hình 1.4)
S

Hình 1.4. Lưới đường chuyền tạo một vịng khép
kín
Lưới gồm 2 vịng khép kín kề nhau: Được áp dụng cho khu vực có dạng kéo dài
(hình 1.5).
X
i
iY
iX

Y

Hình 1.5. Lưới đường chuyền tạo 2 vịng khép kín
Lưới gồm 4 vịng khép kín: Được áp dụng cho khu vực có diện tích lớn (hình
1.6). Trường hợp này gốc tọa độ được đặt ở trung tâm khu vực với tọa độ của điểm
12


gốc được chọn sao cho toàn bộ khu vực đo vẽ nằm trong góc phần tư thứ nhất của hệ
thống tọa độ giả định.
X
i
iY

iX
0

Y

Hình 1.6. Lưới đường chuyền tạo 4 vịng khép kín
5.3. Phương pháp định vị vệ tinh
Khi xây dựng lưới trắc địa, công nghệ GPS được ứng dụng như một phương
pháp đo có ưu thế hơn hẳn các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên đồ hình lưới trắc
địa về cơ bản vẫn áp dụng các đồ hình truyền thống. Do những ưu việt của phương
pháp công nghệ GPS một số tiêu chuẩn của đồ hình lưới có thể đơn giản hơn. Dưới
đây là các dạng đồ hình thơng dụng:
a. Đồ hình lưới tam giác dày đặc
- Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 1.7),
- Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác (hình 1.8),

b. Đồ hình lưới tứ giác (hình 1.9)
c. Đồ hình lưới đường chuyền
- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác đo nối tất cả các cạnh có thể
(hình 1.10),
- Đồ hình lưới đường chuyền dạng tam giác nối nhau tại 1 đỉnh (hình 1.11),
- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tứ giác (hình 1.12),
- Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn (hình 1.13),

13


Hình 1.7

Hình 1.10

Hình 1.8

Hình 1.11

Hình 1.9

Hình 1.12

Hình 1.13

Qua thực tế áp dụng các dạng đồ hình trên có thể nhận xét như sau:
1. Lưới trắc địa đo bằng công nghệ GPS có thể thiết kế dưới dạng lưới tam
giác, tứ giác hoặc đường chuyền.
2. Đồ hình lưới tốt nhất là đồ hình tam giác và đường chuyền chuỗi tam giác
đo tất cả các cạnh.

3. Thứ tự các loại đồ hình theo mức độ giảm dần độ chính xác như sau:
-

Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 1.7);

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác đo nối tất cả các cạnh có
thể (hình 1.10);
-

Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác (hình 1.8);

-

Đồ hình lưới tứ giác (hình 1.9);

- Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tứ giác chỉ đo nối các cạnh tứ giác
(hình 1.11);
-

Đồ hình lưới đường chuyền dạng tam giác nối nhau tại 1 đỉnh (hình 1.12);

-

Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn (hình 1.13);

4. Có thể áp dụng các dạng đồ hình trên đây để thiết kế lưới, nhưng thời gian
đo phải lớn hơn thời gian đo tối thiểu theo thứ tự ngược lại và lưu ý các điểm khởi tính
phải đo nối ít nhất với 3 điểm khác.
5. Thời gian đo càng lớn thì độ chính xác càng tăng. Trong điều kiện Việt
Nam, thời gian đo tối thiểu đối với các cạnh dưới 5 km nên là 90 phút, các cạnh trên 5

km - 180 phút.
6. Chênh lệch độ dài các cạnh nối các điểm liền kề không được quá lớn (theo
kinh nghiệm không nên lớn hơn 1,5 lần chiều dài cạnh trung bình).
7. Góc kẹp giữa các cạnh khơng ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của lưới,
nhưng khơng nên thiết kế góc kẹp q nhỏ.
6. Ước tính độ chính xác lưới khống chế mặt bằng
6.1. Các tiêu chuẩn độ chính xác của lưới trắc địa cơng trình
Để đánh giá độ chính xác của lưới trắc địa dựa theo các tiêu chuẩn sau:

14


- Sai số trung phương của cạnh yếu nhất
- Sai số trung phương của góc phương vị cạnh yếu nhất
- Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất
- Sai số vị trí hướng dọc, hướng ngang của điểm
6.2. Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp chặt chẽ
Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp chặt chẽ, ta dùng máy
tính và phần mềm xử lý số liệu để tính.
Ví dụ: Sử dụng phần mềm DPSurvey để ước tính độ chính xác thiết kế lưới
hạng III phát triển từ lưới hạng II. Gồm các bước sau:
Bước 1: Từ
các file dữ liệu bản đồ
lấy tọa độ (x,y) của 4 góc khung và tọa độ các
điểm hạng II. Các điểm này có tọa độ trong hệ VN2000 múi 60 .
Bước 2: Dùng chương trình thương mại DPSurvey chuyển tọa độ các
điểm (lấy được từ Bước 1) sang múi 30
Bước 3: Đăng kí tọa độ
lên chương trình ArcGis Desktop 9.3 của hãng ESRI
(hình 1.14). Với các tham số điều chỉnh chuyển về hệ VN-2000 múi 30 như sau:

- Elipsoid WGS84 định vị lại theo
quyết định số 83/2000/QD-TTg ngày
12/07/2000 của Thủ
tướng Chính phủ
về
việc áp dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa
độ
quốc gia VN-2000.
- Phép chiếu UTM
- Kinh tuyến trung ương 1050 30’ 00”
- Múi chiếu 30
- Hệ số tỷ lệ chiếu k= 0.9999
- Sử dụng phép chiếu UTM múi 48 North
có sẵn trong Arcgis 9.3

Hình 1.14. Các tham số điều chỉnh

- Thay đổi Kinh tuyến trung ương thành 105.5 ( đơn vị độ thập phân ), hệ số tỷ
lệ chiếu 0.9999. Kết quả sẽ cho ta hệ VN2000, múi chiếu 30.
Bước 4: Thiết kế các điểm hạng
III, ta thu được tọa độ
0
(x,y) của các điểm đang ở múi 3 , kinh tuyến trung ương 1050 30’00”

15

bản đồ


Hình 1.15. Đồ hình phương án thiết kế lưới

Bước 5: Trút và xử lý số liệu tọa độ điểm hạng III thiết kế trong chương
trình Arcgis.
Bước 6: Đưa vào phần mền DPSurvey đánh giá độ chính xác lưới đã thiết kế.
Bước 7: Đánh giá độ chính xác các điểm thiết kế.
Bước 8: So sánh với chỉ tiêu kĩ thuật
6.3. Ước tính độ chính xác lưới khống chế theo phương pháp gần đúng
- Đối với chuỗi tam giác kép giữa các cạnh đáy và phương vị gốc (hình 1.3) thì
sai số trung phương logarit cạnh giữa chuỗi có thể tính theo công thức:
mlg2 s r =
2

1 2
r +3 2 2
mlg b +
m 
2
2

(1.1)

Trong đó:
r là số lượng hình trung tâm
 là giá trị trung bình của biến thiên lg sin các góc tính chuyền tính theo cơng
thức:

 (
n

=

2
A

+  B2 +  A B

)

(1.2)

1

3n

Trong đó: n là số lượng tam giác tham gia tính chuyền cạnh từ cạnh khởi đầu b
đến cạnh SK.
Khi các góc trong lưới 60o thì  = 1,22 đơn vị thập phân thứ 6 của logarit.
Ví dụ: Đối với hình (1.3) ta có:
16


r = 4, nếu lấy các giá trị mb = 1/200.000, m = 2",  = 1,5 thì ta tính được:
mlg2 s r = 2, 4 + 3,5 x 4 x1,5 = 23, 4
2

 mlg s r = 4,8
2

mS r

Do đó:

2

sr

=

1
90000

2

Khi S = 3km thì mSr/2 = 3,3cm. Với m = m = 2" thì sai số trung phương
vị trí tương hỗ các điểm giữa chuỗi sẽ là:
mr /2 = 10, 6 + 8,5 = 4, 4cm

Như vậy, nếu dùng mạng lưới giải tích hạng IV làm mạng lưới khống chế trên
tồn bộ khu vực xây dựng cơng trình thì có thể thoả mãn những u cầu về độ chính
xác đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1/500 - 1/1000 và chuyển các trục ra ngoài thực địa.
- Lưới tạo thành một vịng khép kín hình chữ nhật bao quanh khu vực xây dựng
cơng trình (hình 1.4). Sai số trung phương tọa độ điểm bất kì thứ i được xác định bằng
công thức:

 mxi2 = mS2ix + m2


 2
2
2
myi = mS i y + m



gốc.

S2 
1
1,318
0,
66
0,33
i
−
+


y
 2 
i y3 

(1.3)

1
S2 
1,318ix − 0, 66 + 0,33 3 
2 
 
ix 

Trong đó:
mxi, myi là sai số trung phương vị trí điểm i dọc theo trục tọa độ x, y so với điểm

ix, iy là số hiệu điểm cần xác định theo các trục x, y.
S là chiều dài cạnh trong lưới.
- Lưới gồm 2 vịng khép kín kề nhau (hình 1.5). Sai số trung phương tọa độ
điểm i được tính theo công thức:
 2
2
2
 mxi = 0,84mS ix + m

 2
2
2
m yi = 0,84mS i y + m


mi2 = mxi2 + m yi2



(1.4)

S2



i2
2 y

S2



2
2 x

i

- Lưới gồm 4 vịng khép kín (hình 1.6). Sai số trung phương tọa độ điểm thứ i
so với điểm gốc được tính theo cơng thức:

17


 2
2
2
 mxi = 0, 65mS ix + 0,566m


m 2 = 0, 65m 2i + 0,566m 2

S y
 yi

S2



2

S2



i y2

(1.5)

2
2 x

i

7. Tính tốn bình sai lưới mặt bằng
Sơ đồ khối chương trình (hình 1.8) ước tính độ chính xác lưới thiết kế và bình
sai lưới mặt bằng, bằng phương pháp bình sai chặt chẽ của phần mềm bình sai:

Hình 1.8. Sơ đồ khối chương trình

18


CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 1
Câu 1: Trình bày những đặc điểm nhiệm vụ của công tác trắc địa công trình?
Câu 2: Trình bày vai trị của trắc địa trong các giai đoạn xây dựng cơng trình?
Câu 3: Trình bày các đặc điểm của lưới khống chế mặt bằng công trình?
Câu 4: Trình bày đặc điểm một số loại lưới trắc địa cơng trình?
Câu 5: Trình bày các phương pháp ước tính độ chính xác lưới mặt bằng cơng trình?
Câu 6: Trình bày các phương pháp thành lập lưới mặt bằng cơng trình?

Câu 7: Trình bày các tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác của lưới mặt bằng cơng trình?

19


CHƯƠNG 2: LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
Mục tiêu:
- Kiến thức: Trình bày được đặc điểm, độ chính xác và số bậc phát triển, các
phương pháp xây dựng lưới khống chế độ cao, đặc điểm đo cao trong lưới, ước tính độ
chính xác;
- Kỹ năng: Tính tốn, bình sai lưới lưới khống chế độ cao xây dựng;
- Thái độ: Tuân thủ tiêu chuẩn, quy phạm thành lập lưới khống chế độ cao xây
dựng; Có tính cẩn thận, tỷ mỷ, cính xác trong cơng việc.
Nội dung chính:
1. Đặc điểm lưới khống chế độ cao trắc địa cơng trình
1.1. Các hệ thống độ cao
Do các mặt thủy chuẩn không song song với nhau nên khi đo chênh cao giữa
hai điểm theo các tuyến khác nhau ta vẫn nhận thấy các kết quả không như nhau cho
dù đo cao có chính xác đến đâu.
Tùy thuộc vào việc sử lý sự không song song của mặt thủy chuẩn, người ta
phân biệt: hệ thống độ caao thường, hệ thống độ cao chính và hệ thống độ cao động
học.
- Hệ thống độ cao thường của một điểm trên mặt đất là khoảng cách từ điểm
đấy đến mặt Kvazigeoid theo phương dây dọi.
- Độ cao chính là khoảng cách từ điểm đó đến mặt Geoid theo phương dây dọi.
- Độ cao động học dựa trên nguyên tắc: các điểm trên cùng một mặt đẳng thế có
độ cao bằng nhau và lấy vĩ tuyến 450 làm độ vĩ chuẩn khi tính độ cao động học.
Hệ thống độ cao động học được ứng dụng trong công tác thủy lợi, thủy văn.
1.2. Yêu cầu độ chính xác đối với lưới khống chế độ cao
Lưới khống chế độ cao trên khu vực xây dựng cơng trình cơng nghiệp được

thành lập để phục vụ đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn với khoảng cao đều nhỏ nhất (0,5m, đôi
khi đến 0,25m) để phục vụ quy hoạch độ cao và bố trí cơng trình.
Lưới thường được thành lập lưới dạng lưới độ cao hạng III, IV Nhà nước, với
khu vực có diện tích rộng cần đặt thêm các vòng thuỷ chuẩn hạng II.
Bảng 2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật lưới độ cao hạng II,III, IV Nhà nước.
Chỉ tiêu kỹ thuật

Hạng II

Hạng III

Hạng IV

Chiều dài lớn nhất của tuyến (Km):
- Giữa các điểm gốc
- Giữa các điểm nút

40
10

15
5

4
2

Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc (Km):
- Khu vực xây dựng
- Khu vực chưa xây dựng

2
5

0,2
0,8

0,2 ÷ 0,5
0,5 ÷ 2

5 L

10 L

20 L

Sai số khép giới hạn của tuyến (mm) :
20


(L tính theo Km)
Lưới độ cao trên khu vực xây dựng cơng trình cơng nghiệp thường là lưới độ cao
tự do, trong đó độ cao khởi tính là độ cao gốc giả định. Và điểm gốc này được đo nối với
lưới độ cao Nhà nước nhằm thống nhất về độ cao đo vẽ bản đồ toàn thành phố hoặc toàn
quốc.
Lưới độ cao trên mặt bằng xây dựng thường được đặt dọc theo các chuỗi xây
dựng để thuận tiện cho công tác bố trí và thi cơng cơng trình.
Tương tự như đối với lưới mặt bằng, trong lưới độ cao người ta cũng phân ra
lưới thủy chuẩn cơ sở và dưới chúng là mạng lưới trực tiếp phục vụ cho công tác bố
trí. Các mốc độ cao của lưới này được đặt ở gần và dọc theo các chuỗi xây dựng.
Chúng có thế được gắn trên bệ móng bê tơng hoặc các dãy cột tạo thành hệ thống gọi

là các “ mốc thủy chuẩn thi công”.
Mạng lưới thủy chuẩn thi công thường là các đường thủy chẩn hạng IV và thủy
chuẩn kỹ thuật.
Trong mạng lưới độ cao cơ sở người ta lập các cụm mốc vững chắc mà số
lượng của chúng tùy thuộc vào kích thước, cấp và dạng của cơng trình (nhưng khơng
được ít hơn 2 cụm và mỗi cụm gồm 3 mốc). Chúng được dùng để kiểm tra định kỳ độ
ổn định và hiệu chỉnh độ cao cho các mốc thủy chuẩn thi cơng.
2. Ước tính độ chính xác lưới độ cao
Độ chính xác và mật độ điểm độ cao được tính tốn khơng những nhằm thoả
mãn cho cơng tác đo vẽ trong tất cả các giai đoạn khảo sát, thiết kế mà còn phải đảm
bảo những yêu cầu của cơng tác bố trí cơng trình về mặt độ cao.
Để ước tính độ chính xác và mật độ điểm của các cấp khống chế độ cao, người
ta xuất phát từ yêu cầu cao nhất về độ chính xác của cơng tác bố trí trên mặt bằng xây
dựng. Đó là việc bố trí hệ thống ống dẫn ngầm có độ dốc nhỏ nhất. Trong cơng tác
này, độ chính xác thường được quy định: Sai số độ cao của mốc thuỷ chuẩn ở vị trí
điểm yếu nhất của lưới sau bình sai so với điểm gốc của khu vực không được vượt q
30mm. Kí hiệu sai số này là h thì ta có: h  30mm.
Giả sử lưới khống chế độ cao trên khu vực xây dựng được thành lập 3 cấp là
lưới hạng II, III, IV. Vậy, sai số tổng hợp của các bậc lưới:
(2.1)
h 2 = h 2II + h 2III + h 2IV
Coi hệ số tăng giảm độ chính xác giữa các bậc lưới kề nhau là K:
hIII =

hIV
h
h
 hII = III = IV2
K
K

K

Khi đó:
h = hIV 1 +

Hay:

(2.2)

1
1
+ 4
2
K
K
h = hIV Q

(2.3)

21