NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS ĐỂ CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH LÊN CAO

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS
ĐỂ CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH LÊN CAO
Khảo sát nội dung của công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao
tầng và tiềm năng của hệ thống định vị toàn cầu GPS, chúng tôi nhận thấy
công nghệ GPS có thể được ứng dụng trong một số dạng công tác trắc địa sau
đây khi thi công nhà cao tầng:
- Ứng dụng GPS để thành lập các mạng lưới khống chế cơ sở trên mặt
bằng xây dựng.
- Ứng dụng GPS để chuyền độ cao lên các sàn thi công.
- Ứng dụng GPS để kiểm tra độ thẳng đứng công trình trong thi công.
- Ứng dụng GPS để chuyển trục công trình lên cao.
Trong phạm vi của đồ án tốt nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu khả
năng ứng dụng công nghệ GPS để chuyển trục công trình lên cao. Trước hết
chúng ta xem xét nội dung công tác chuyển trục công trình lên cao bằng các
phương pháp đo truyền thống và độ chính xác của nó.
3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG CHUYỂN TRỤC CÔNG
TRÌNH LÊN CAO
3.1.1. Phương pháp dọi cơ học
3.1.1.1. Nội dung phương pháp
Giả sử có điểm A đã được thành lập ở mặt sàn tầng 1 như hình 3-1.
Thông qua ô chiếu điểm trên trần ngăn, tiến hành thả một quả dọi có đủ độ
chính xác được treo trên giá và chỉnh cho đỉnh quả dọi trùng với điểm A.
Dùng một thanh thước cố định vào hố chiếu và tiếp xúc vào dây dọi sẽ đánh
dấu được các vị trí a và b trên mặt hố chiếu. Xoay thước đi 90
o
, lại cho thước
tiếp xúc với dây dọi tương tự ta sẽ đánh dấu được điểm c và d. Giao của các
đường ab và cd chính là hình chiếu điểm trục A lên trần ngăn.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
41

Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Hình 3-1. Chuyển trục công trình theo phương pháp dây dọi
3.1.1.2. Độ chính xác
Độ chính xác của công tác chuyển trục công trình theo phương thẳng
đứng nhờ dây dọi vào khoảng 1/1.000 chiều cao chuyển trục.
3.1.1.3. Ưu - nhược điểm
Phương pháp này hiện nay rất ít được áp dụng mặc dù dễ thực hiện. Mặt
khác khi chiều cao lớn và có gió mạnh thì việc ứng dụng phương pháp này sẽ
gặp nhiều khó khăn. Để nâng cao độ chính xác có thể sử dụng quả dọi nặng
và chọn thời điểm thao tác vào lúc lặng gió. Thông thường người ta chỉ sử
dụng phương pháp này để kiểm tra độ thẳng đứng của các kết xây dựng trong
phạm vi từng tầng.
3.1.2. Phương pháp sử dụng máy kinh vĩ
3.1.2.1. Nội dung phương pháp
Phương pháp này thường được gọi là phương pháp chiếu thẳng đứng
bằng tia ngắm nghiêng của máy kinh vĩ. Để truyền toạ độ bằng máy kinh vĩ
lên các tầng, việc đầu tiên là phải gửi các điểm đầu trục ra ngoài. Khoảng
cách từ điểm gửi đến chân công trình tốt nhất nên chọn xấp xỉ bằng chiều cao
của nó, để góc đứng < 45
o
. Quá trình gửi điểm được tiến hành bằng máy kinh
vĩ và thước thép dựa vào các điểm lưới khống chế bên trong. Các điểm gửi
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
Quả dọi
Ô chiếu
a
b
d
c
A

42
Mốc trục trên sàn gốc
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
được đánh dấu cẩn thận đổ bê tông và gắn dấu mốc để bảo quản cho quá trình
sử dụng sau này. Thông thường các điểm trục được gửi lệch so với trục một
khoảng từ 50cm ÷ 80cm sang trái hoặc phải để tiện cho quá trình thi công.
Sau khi đã gửi các điểm đầu trục ra ngoài ta tiến hành truyền toạ độ.
Máy kinh vĩ được đặt tại các điểm gửi và được định tâm, cân bằng cẩn thận.
Sau đó dùng chỉ đứng giữa ngắm vào điểm dấu trục ở tường bao rồi cố định
trục quay máy, nâng ống kính lên đánh dấu trục vào chân tường tầng 1. Tiếp
tục nâng ống kính lên đánh dấu trục lên tường ở mặt sàn cần chuyển lưới ở
phía trên bằng hai vị trí bàn độ. Sau khi thực hiện việc chiếu điểm theo hai
phương vuông góc với nhau ở mặt bằng tầng 1 đi qua điểm đã có là sẽ chuyển
được điểm trục lên tầng theo phương thẳng đứng như hình 3-2.
Hình 3-2. Chuyển trục công trình bằng máy kinh vĩ
Sau khi đã đánh dấu các điểm trục chính trên mặt sàn tầng cần bố trí, cần
phải đo kiểm tra trước khi sử dụng các điểm này để bố trí các điểm trục chi
tiết bên trong của mặt sàn. Công việc này bao gồm các công đoạn như sau:
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
43
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
- Kiểm tra các góc: Đặt máy tại các điểm trục đã đánh dấu, định tâm và
cân bằng máy cẩn thận, sau đó đo kiểm tra các góc có đúng bằng 90
o
hay
không. Sai lệch cho phép không vượt quá ± 20".
- Kiểm tra các cạnh có đúng với thiết kế hay không, quá trình này được
thực hiện bằng thước thép, theo hướng ngắm của máy kinh vĩ. Sai lệch cho
phép không vượt quá ± 7mm.
Trường hợp bị sai lệch quá phạm vi cho phép cần phải hoàn nguyên các

điểm này về đúng vị trí thiết kế.
3.1.2.2. Độ chính xác
Các nguồn sai số chủ yếu trong phương pháp chuyển trục công trình
lên cao bằng máy kinh vĩ là:
- Sai số do độ nghiêng của trục quay máy kinh vĩ (m
ngh
).
- Sai số ngắm chuẩn (m
v
).
- Sai số do máy kinh vĩ không nằm đúng trên hướng trục (m
∆
l
).
- Sai số đánh dấu điểm trục (m
đd
).
- Sai số do chiết quang của không khí (m
r
).
Sai số tổng hợp của việc chuyển trục công trình theo phương thẳng đứng
bằng tia ngắm nghiêng của máy kinh vĩ sẽ là:
m
2
= m
2
ngh
+ m
2
v

+ m
2
∆
l
+ m
2
đd
+ m
2
r
(3.1)
Trong các nguồn sai số trên, sai số do độ nghiêng trục quay máy kinh vĩ
là một trong những sai số chủ yếu và độ lớn của nó tăng lên khi độ nghiêng
của tia ngắm tăng. Trong thực tế, nếu các máy móc được kiểm nghiệm cẩn
thận thì độ chính xác chuyển trục có thể đạt 1-2mm.
3.1.2.3. Ưu - nhược điểm
Phương pháp này được ứng dụng khá rộng rãi để thi công các công trình
nhà cao tầng. Tuy nhiên, nếu địa bàn xây dựng chật hẹp và toà nhà có nhiều
tầng thì khả năng ứng dụng của phương pháp này là rất hạn chế.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
44
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
3.1.3. Phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử
3.1.3.1. Nội dung phương pháp
Để thực hiện chuyển trục công trình lên cao bằng máy toàn đạc điện tử
cần phải đảm bảo điều kiện thông hướng giữa các điểm khống chế trên mặt
đất và các điểm trên mặt sàn của công trình.
Việc chuyển trục công trình lên cao bằng máy toàn đạc điện tử được tiến
hành theo phương pháp giao hội nghịch từ 3 điểm khống chế toạ độ trên mặt
đất (Free Station). Máy toàn đạc điện tử lần lượt đặt tại G

1
, G
2
là hai điểm
nằm gần vị trí của trục công trình trên sàn thi công và được định tâm, cân
bằng cẩn thận. Gương có bộ phận định tâm, cân bằng chính xác được đặt tại
các điểm khống chế A, B, C trên mặt đất (Hình 3-3).
Hình 3-3. Chuyển trục công trình bằng máy toàn đạc điện tử
Trước khi tiến hành giao hội cần phải thiết lập trạm. Công việc này bao
gồm nhập tên trạm máy (Stn) và nhập chiều cao máy (hi) (Hình 3-4).
Sau khi thiết lập trạm sẽ tiến hành giao hội. Đầu tiên ta phải nhập toạ độ
điểm khống chế thứ nhất (PtID). Nếu điểm đó không tìm thấy trong bộ nhớ,
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
B
G
1
G
2
C
A
45
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
hệ thống sẽ tự mở màn hình đối thoại cho phép nhập toạ độ bằng tay. Sau đó,
nhập chiều cao gương đặt tại điểm này (hr) rồi bắt đầu đo khoảng cách (SD),
góc bằng (Hz), góc đứng (V) tới điểm khống chế thứ nhất (Hình 3-5). Các
điểm tiếp theo làm tương tự như trên.
Hình 3-4. Thiết lập trạm Hình 3-5. Quá trình đo
Khi quá trình giao hội kết thúc, màn hình máy toàn đạc điện tử sẽ hiển
thị kết quả cuối cùng của toạ độ và độ cao trạm máy (Hình 3-6).
Hình 3-6. Kết quả giao hội

Sau khi có được toạ độ thực tế của điểm G
1
, G
2
, ta tiến hành tính toán để
hoàn nguyên các điểm này về vị trí điểm thuộc trục công trình.
3.1.3.2. Độ chính xác của phương pháp
Sai số vị trí của điểm trục sau khi chiếu lên sàn thi công được xác định
theo công thức:
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
Stn : PEG1
FREE STATION
(Station Setup)
hi : 1.567m
<EXIT> <OK>
E : 14757687.345m
FREE STATION RESULT
Stn : PEG1
N : 16934025.602m
<EXIT> <PREV> <RESID> <MEAS>
H : 1243.932m
hi : 1.576m
46
hr : 2.300m
FREE STATION
PtID : ABC1
Hz : 236
o
56’14”
<EXIT> <CALC> <MEAS>

V : 91
o
12’23”
SD : 123.569m
1/I II
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
2
đd
22
mmmm
hnggh
++=
(3.2)
Trong đó: - m
gh
là sai số xác định vị trí điểm bằng phương pháp giao hội.
- m
hng
là sai số hoàn nguyên các điểm về vị trí trục công trình.
- m
đd
là sai số đánh dấu vị trí điểm hoàn nguyên.
Độ chính xác của phương pháp chuyển trục công trình lên cao bằng máy
toàn đạc điện tử phụ thuộc chủ yếu vào khả năng của máy toàn đạc điện tử tức
là độ chính xác xác định toạ độ của máy. Tuy nhiên độ chính xác xác định toạ
độ của máy lại giảm khi độ nghiêng của tia ngắm tăng. Thông thường sai số
xác định điểm G
1
, G
2

có thể đạt được giá trị ≤ ±5mm.
3.1.3.3. Ưu - nhược điểm
Phương pháp chuyển trục công trình bằng máy toàn đạc điện tử có ưu
điểm là thực hiện khá đơn giản, thường được áp dụng đối với các công trình
nhà cao tầng xây dựng trên mặt bằng rộng rãi, chiều cao công trình không
vượt quá 10 tầng. Tuy nhiên phương pháp này cần có không gian tương đối
rộng, do đó nhiều khi không phù hợp với các nhà xây chen tại các thành phố.
Mặt khác, độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ nghiêng của
tia ngắm nên khi toà nhà có số tầng lớn thì rất khó để thực hiện phương pháp
này với độ chính xác thoả mãn yêu cầu trong quy phạm.
3.1.4. Phương pháp chiếu đứng
Hiện nay có hai loại máy chiếu đứng đang được sử dụng trong các công
tác trắc địa công trình: Đó là loại máy tạo ra đường thẳng đứng bằng tia laze
và loại máy tạo ra đường thẳng đứng bằng tia ngắm quang học (Hình 3-7).
Trong hai loại máy này thì loại máy chiếu đứng bằng quang học có độ chính
xác cao hơn và thường được áp dụng vào công tác bố trí lưới trục khi thi công
những công trình cao tầng.
Máy chiếu thông dụng PZL có độ chính xác đặt đường thẳng đứng
quang học khi chiều cao đến 100m theo lý lịch máy là ±1.2mm (Hình 3-7a).
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
47
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
3.1.4.1. Nội dung phương pháp
Việc chuyển trục công trình lên cao theo phương pháp chiếu đứng chính
là chiếu hai điểm thuộc trục công trình lên cao bằng máy chiếu đứng. Trước
khi tiến hành chiếu điểm ta phải đặt lỗ chiếu trên mặt sàn tầng thi công. Công
việc này được tiến hành ngay sau khi đơn vị thi công ghép ván khuôn đổ bê
tông sàn. Quá trình thực hiện tuần tự theo các bước sau:
a) b)
Hình 3-7. Máy chiếu đứng quang học PZL 100 (a) và laze DZJ3 (b)

- Đầu tiên phải đánh dấu tương đối chính xác các vị trí lỗ hổng trên mặt
sàn tầng thi công, để theo đó người ta sẽ cắt ván khuôn sàn và lắp đặt vào đó
các hộp khuôn bằng gỗ có kích thước (20x20)cm. Mục đích chừa các lỗ hổng
là để sử dụng cho việc chiếu các điểm sau khi đổ bê tông sàn.
- Đặt máy chiếu đứng tại hai điểm cần chiếu trên mặt bằng cơ sở chiếu
kiểm tra vị trí đặt lỗ chiếu. Đồng thời đánh dấu vị trí hai điểm chiếu được lên
trên lưới chiếu. Điểm này sẽ được dùng để định tâm máy kinh vĩ phục vụ cho
việc bố trí sơ bộ các trục, đo khoảng cách thiết kế để định dạng mép trong của
ván khuôn, đường biên của mặt sàn tầng thi công và đường biên của các vị trí
khác.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
48
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Khi quá trình đặt lỗ chiếu và đổ bê tông mặt sàn hoàn thiện ta tiến hành
chiếu điểm. Định tâm dụng cụ chiếu đứng trên điểm gốc, cân bằng dụng cụ để
đưa đường ngắm về vị trí thẳng đứng. Trên mặt bằng cần chuyển toạ độ lên,
người ta đặt vào các lỗ hổng chừa ra trên mặt sàn một tấm lưới chiếu (tấm
paletka). Tấm lưới này được làm bằng mêca có kích thước (150x150x3)mm,
trên đó có kẻ một lưới ô vuông khắc vạch đến mm. Dựa theo mạng lưới ô
vuông này có thể xác định vị trí chính xác của đường thẳng đứng được chiếu
lên. Để kiểm tra và nâng cao độ chính xác việc đọc số trên lưới ô vuông cần
phải chiếu điểm ở 4 vị trí của thị kính (0
o
, 90
o
, 180
o
, 270
o
) và đánh dấu vị trí

trung bình của các điểm trên.
Sau khi chiếu các trục của lưới cơ sở trên mặt bằng móng lên các tầng
xây dựng, tiến hành đo kiểm tra các yếu tố của lưới tạo bởi các điểm chiếu
(lưới trục công trình). Rồi tiến hành tính toán và bình sai, nếu sai lệch vượt
giá trị cho phép thì tiến hành chiếu điểm lại.
Hình 3-8. Chuyển trục lên cao bằng máy chiếu đứng
3.1.4.2. Độ chính xác
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
49
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp chuyển
trục công trình lên tầng bằng máy chiếu đứng bao gồm:
- Sai số định tâm dụng cụ tại điểm gốc (m
đt
).
- Sai số cân bằng dụng cụ (m
cb
).
- Sai số tiêu ngắm (m
v
).
- Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh (m
ngc
).
- Sai số đánh dấu điểm (m
đd
).
Ảnh hưởng tổng hợp của các nguồn sai số trên đến độ chính xác chuyển
trục công trình là:
m

2
= m
2
đt
+ m
2
cb
+ m
2
v
+ m
2
ngc
+ m
2
đd
(3.3)
Thực nghiệm cho thấy với h < 100m (h là chiều cao công trình) thì:
m
đt
≈ m
cb
≈ m
v
≈ m
ngc
≈ m
đd
≈ 1,0mm. Khi đó:
mmm 2,250,1

±==
3.1.4.3. Ưu - nhược điểm
Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là thao tác đơn giản, nhanh gọn,
độ chính xác cao, phù hợp với thực tiễn xây dựng. Tuy nhiên, khi số tầng lớn
thì phương pháp này trở nên hạn chế. Trong thực tế, do tia ngắm phải đi qua
các lỗ chiếu, độ phóng đại của ống kính lại có hạn, nên thao tác chiếu chỉ
thuận lợi và đạt độ chính xác cao khi công trình khoảng 15-20 tầng. Đây là
một trong những nhược điểm của phương pháp. Để khắc phục, người ta áp
dụng phương pháp chiếu phân đoạn, nghĩa là chia toàn bộ toà nhà ra làm từng
đoạn 15-20 tầng. Tầng cuối cùng của đoạn này sẽ là tầng khởi đầu của đoạn
tiếp theo. Nhược điểm của phương pháp phân đoạn là sự tích luỹ sai số chiếu
qua từng đoạn và ảnh hưởng của ngoại cảnh ngày càng tăng theo thời gian
làm vị trí trục ở tầng cao có sai số càng lớn.
Vì vậy, giải pháp khắc phục nhược điểm của phương pháp phân đoạn khi
chiếu trục lên cao trong xây dựng những ngôi nhà có số tầng lớn là tiến hành
chính xác hoá lưới trục trên các tầng vị trí khởi đầu của mỗi đoạn.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
50
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Một nhược điểm nữa của phương pháp này là phải để lại các lỗ thủng
trên sàn theo phương thẳng đứng, ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng. Hơn nữa
khi chiếu cần phải có nhiều người trông coi vị trí lỗ thủng, đề phòng các vật
rơi xuống gây tai nạn cho người và máy chiếu.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
51
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
3.2. CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH LÊN CAO BẰNG GPS
Phương pháp truyền thống chuyển trục công trình lên cao chỉ phù hợp
với các công trình có chiều cao <15 tầng. Với những công trình có chiều cao
lớn hơn và điều kiện địa hình mặt đất chật hẹp thì phương pháp truyền thống

sẽ kém hiệu quả, nhiều trường hợp không khả thi.
Với nhiều ưu điểm vượt trội như độ chính xác xác định vị trí mặt bằng
cao trong đo GPS cạnh ngắn, không phụ thuộc vào độ cao địa hình, khả năng
ứng dụng rộng ở mọi nơi, mọi lúc, giải pháp chuyển trục lên cao bằng công
nghệ GPS là rất khả thi và khắc phục được các nhược điểm của các phương
pháp truyền thống.
3.2.1. Nội dung phương pháp
Khi chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS cần lập một
lưới GPS cạnh ngắn với chiều dài cạnh không quá 500m. Mạng lưới bao gồm
từ 2 đến 3 điểm cố định và từ 2 đến 3 điểm thuộc trục công trình. Các điểm cố
định nằm trên mặt đất thường là các điểm lưới khống chế bên ngoài và được
định tâm bắt buộc. Các điểm trục được đánh dấu bằng cách sử dụng máy kinh
vĩ hoặc máy chiếu đứng chiếu lên biên của tầng cần chuyển trục. Sau đó dùng
phương pháp căng dây hoặc bật mực để xác định hướng của trục cần đặt máy
GPS. Tiếp theo là dùng thước thép để xác định vị trí đặt máy thu GPS, vị trí
này sẽ được xác định gần với vị trí điểm trục cần chuyển lên mặt bằng thi
công theo hướng thẳng đứng. Đánh dấu vị trí này lại bằng cách khoan và
đóng đinh trực tiếp xuống sàn bê tông.
Khi cần chuyển trục công trình lên cao dựa vào hai điểm cố định A, B,
có thể sử dụng các đồ hình lưới như trong hình 3-9. Thời gian cho một ca đo
có thể chọn 45 phút, 30 phút hoặc nhỏ hơn tuỳ thuộc vào độ chính xác của
máy và đồ hình của vệ tinh tại thời điểm đo. Một ca đo nên sử dụng ít nhất là
3 máy, nếu có thể thì sử dụng từ 4 máy trở lên để mỗi ca đo ta sẽ xác định
được 1 trục.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
52
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Hình 3-9. Các dạng đồ hình chuyển trục bằng công nghệ GPS
a) Lưới chuyển 2 điểm trục b) Lưới chuyển 3 điểm trục
Hình 3-10. Chuyển trục lên cao bằng công nghệ GPS

S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
Trục công trình
Trục công trình
a)
A
B
A
A
B
Trục công trình
b)
A
A
B
B
Trục công trình
Trục công trình
G
1
A
B
G
2
53
B
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Đặt hai máy tại 2 điểm cố định trên mặt đất, tốt nhất là định tâm bắt
buộc với hai máy này. Máy còn lại đặt tại các điểm trục đã được đánh dấu
trên mặt sàn thi công (Hình 3-10). Sau khi định tâm chính xác, cân bằng máy
cẩn thận, ta đo chiều cao ăng ten, nếu cần đo cả nhiệt độ và áp suất tại thời

điểm đo. Các số liệu này được nạp ngay vào máy đồng thời phải ghi chép lại
để phục vụ quá trình xử lý sau khi đo.
Dựa vào toạ độ sau bình sai của các điểm đã đánh dấu để tiến hành hoàn
nguyên các điểm này về vị trí các điểm thuộc trục công trình.
3.2.2. Độ chính xác
Sai số của phương pháp này:
2
đd
22
mmmm
hngGPSP
++=
(3.4)
Trong đó:
m
P
là sai số của điểm trục sau khi được chiếu lên sàn thi công.
m
GPS
là sai số xác định vị trí các điểm gần đúng bằng máy đo GPS.
m
hng
là sai số hoàn nguyên các điểm gần đúng về vị trí trục công trình.
2
2
2
2
"
hng
hng

dhnghng
d
m
mm
ρ
α
+=
(3.5)
m
dhng
là sai số đặt khoảng cách khi hoàn nguyên.
m
α
hng
là sai số đo góc khi hoàn nguyên.
d
hng
là khoảng cách hoàn nguyên.
m
đd
là sai số đánh dấu vị trí điểm hoàn nguyên.
3.2.3. Ưu - nhược điểm
Công nghệ GPS có ưu điểm là cho phép đo mà không cần thông hướng
giữa các điểm đo với nhau, thuận tiện cho việc đo đạc, phục vụ thi công nhà
cao tầng do điều kiện đo đạc chật hẹp và bị che khuất tầm nhìn bởi chiều cao
của chính toà nhà đang xây và các công trình lân cận.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
54
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Việc chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS cùng với các

máy móc tiên tiến hiện nay sẽ đảm bảo được độ chính xác tương hỗ cao hơn
±5mm do đó thoả mãn được yêu cầu độ chính xác trong việc chuyển trục
công trình lên cao. Một ưu điểm quan trọng trong chuyển trục công trình lên
cao bằng công nghệ GPS là sai số chuyển trục hầu như không phụ thuộc vào
chiều cao công trình.
Tuy nhiên khi chuyển trục công trình lên cao đối với toà nhà cao trên
25 tầng nên kết hợp cả hai phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử và máy
đo GPS để nâng cao độ chính xác đo đạc và kết quả nhận được.
3.3. THỰC NGHIỆM
3.3.1. Mục đích, nội dung thực nghiệm
3.3.1.1. Mục đích thực nghiệm
Hiện nay, công nghệ GPS ngày càng phát triển mạnh và độ chính xác
định vị cũng được nâng cao đáng kể. Công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều ngành kinh tế và kỹ thuật khác nhau: Quốc phòng, an ninh, du
lịch, công tác cứu hộ cứu nạn, công tác dẫn đường trên biển…
Ngoài ra công nghệ GPS cũng được ứng dụng nhiều trong xây dựng
nhà cao tầng. Đặc biệt là những nhà có chiều cao lớn và diện tích nhỏ.
Để đánh giá được khả năng ứng dụng của công nghệ GPS phục vụ cho
công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công chúng tôi đã tiến hành đo
thực nghiệm việc chuyển trục công trình lên sàn thi công tại nhà A (5 tầng)
Trường Đại học Mỏ- Địa chất.
Kết quả của công tác đo thực nghiệm chuyển trục công trình lên sàn thi
công bằng công nghệ GPS giúp chúng ta làm rõ một số vấn đề sau:
- Việc chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ GPS
có khắc phục được những nhược điểm của các phương pháp truyền thống hay
không ?
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
55
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
- Công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ

GPS có những thuận lợi và khó khăn gì ?
- Công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ
GPS có độ chính xác như thế nào ?
- Việc sử dụng công nghệ GPS có thay thế được những phương pháp
truyền thống hay không ?
3.3.1.2. Nội dung thực nghiệm
Hình 3-15. Đồ hình lưới thực nghiệm
Yêu cầu đặt ra cho công tác thực nghiệm của chúng tôi là chuyển trục
A-A lên sàn thi công. Việc chuyển trục A-A lên mặt sàn thi công thực chất là
xác định trên sàn thi công những điểm có hoành độ bằng hoành độ thiết kế
của trục A-A. Hoành độ thiết kế của trục A-A là X = 2331951.000m.
Để chuyển được trục A-A lên sàn thi công thì trên sàn thi công chúng tôi
đã chọn hai điểm T-1 và T-2 ở vị trí gần đúng của trục A-A (Hình 3-15). Sau
đó tiến hành đo GPS tại hai điểm T-1 và T-2 để xác định chính xác toạ độ của
chúng.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
C-4
A
A
T-2’
T-1’
T-2
a
2
a
1
C-3
56
T-1
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất

Sau khi đã xác định được chính xác toạ độ của hai điểm T-1 và T-2,
chúng tôi tiến hành hoàn nguyên những điểm này về vị trí các điểm thuộc trục
công trình là điểm T-1’ và T-2’. Như vậy trục A-A chính là đường thẳng đi
qua 2 điểm đã hoàn nguyên là T-1’ và T-2’.
Chuyển trục công trình lên cao phải có độ chính xác thoả mãn yêu cầu
quy phạm đã đặt ra ở bảng 2-1. Điều đó có nghĩa là m
P
< m
Pcf
= 2.5mm (vì
chiều cao mặt bằng thi công từ 16-20m).
1. Đồ hình lưới thực nghiệm
Đồ hình lưới thực nghiệm được chúng tôi bố trí như hình 3-15. Lưới
gồm 4 điểm: T-1, T-2, C-3, C-4.
Trong đó:
+ T-1 và T-2 là hai điểm nằm ở vị trí gần đúng của trục A-A cần chuyển
lên sàn thi công. Hai điểm T-1 và T-2 nằm trên tầng 5 nhà A Trường Đại học
Mỏ- Địa chất.
+ C-3 và C-4 là hai điểm khống chế đã có toạ độ và độ cao nhà nước.
X
C-3
= 2330625.526m, Y
C-3
= 502544.006m, H
C-3
= 6.667m
X
C-4
= 2330630.594m, Y
C-4

= 502338.212m, H
C-4
= 5.944m
2. Công tác đo thực nghiệm
Chúng tôi sử dụng 3 máy thu đồng bộ Trimble R3 để đo đạc. Các ca đo
được thiết kế như sau:
Ca Máy 1 Máy2 Máy3
1 T-1 T-2 C-3
2 T-1 T-2 C-4
Mỗi ca đo tiến hành đo trong 30 phút. Máy đo GPS được đặt tại các
điểm lưới và được định tâm, cân bằng cẩn thận. Sau khi định tâm, cân bằng
xong thì tiến hành đo chiều cao máy hai lần và lấy giá trị trung bình. Đây là
lưới GPS cạnh ngắn nên không cần xác định các giá trị nhiết độ và áp suất tại
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
57
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
thời điểm đo. Cuối cùng đợi hiệu lệnh là tất cả các máy cùng bắt đầu và kết
thúc ca đo.
3. Kết quả thực nghiệm chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS
Số liệu thu được chúng tôi xử lý bằng phần mềm GPSurvey 3.5. Kết
quả sau khi tính toán và xử lý được trình bày ở phần phụ lục (Trang 60).
Để giảm biến dạng toạ độ các điểm do phép chiếu gây ra, chúng tôi
thực hiện tính chuyển toạ độ các điểm của lưới thực nghiệm về hệ toạ độ công
trình. Vì sử dụng phép chiếu UTM với múi chiếu 6
o
, nên chúng tôi lựa chọn
sao cho kinh tuyến trung ương của múi chiếu phải nằm cách xa trung tâm khu
đo khoảng 180Km. Vì vậy chúng tôi lựa chọn kinh tuyến trung ương phù hợp
của múi chiếu là 104
o

00’00”. Sau đây là kết quả tính chuyển toạ độ các điểm
của lưới từ hệ toạ độ VN-2000 kinh tuyến trục 105
o
45’00” múi chiếu 6
o
sang
kinh tuyến trục 104
o
00’00” múi chiếu 6
o
.
3.3.2. Công tác hoàn nguyên điểm trục
3.3.2.1. Tính các yếu tố hoàn nguyên điểm trục
Chúng ta đã có:
Hoành độ của trục A-A là X = 2331951.000m
Phương vị của trục A-A là α
A-A
= 90
o
00’00”
X
T-1
= 2331952.349m, Y
T-1
= 684133.292m
X
T-2
= 2331949.708m, Y
T-2
= 684060.518m

Phương vị của cạnh 1-2:
"18'55267
641.2
774.72
12
12
21
°=
−
−
=
−
−
=
−−
−−
−−−
arctg
XX
YY
arctg
TT
TT
TT
α
Các yếu tố hoàn nguyên được tính như sau:
a
1
= X
T-1

- X = 2331952.349 - 2331951.000 = 1.349m
a
2
= X - X
T-2
= 2331951.000 - 2331949.708 = 1.292m
3.3.2.2. Thao tác hoàn nguyên điểm trục
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
58
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
- Hoàn nguyên điểm T-1:
Đặt máy kinh vĩ tại điểm T-1, cân bằng và định tâm chính xác rồi ngắm
về tiêu ngắm tại điểm T-2. Đặt số đọc trên bàn độ ngang giá trị 267
o
55’18”.
Quay máy đến khi trên bàn độ ngang xuất hiện giá trị 180
o
00’00”, cố định bàn
độ ngang rồi dọc theo hướng ngắm dùng thước thép đặt khoảng cách hoàn
nguyên a
1
= 1.349m. Như vậy chúng ta đã hoàn nguyên được điểm T-1 về
điểm T-1’ trên trục công trình.
- Hoàn nguyên điểm T-2:
Đặt máy kinh vĩ tại điểm T-2, cân bằng và định tâm chính xác rồi ngắm
về tiêu ngắm tại điểm T-1. Đặt số đọc trên bàn độ ngang giá trị 87
o
55’18”.
Quay máy đến khi trên bàn độ ngang xuất hiện giá trị 0
o

00’00”, cố định bàn
độ ngang rồi dọc theo hướng ngắm dùng thước thép đặt khoảng cách hoàn
nguyên a
2
= 1.292m. Như vậy chúng ta đã hoàn nguyên được điểm T-2 về
điểm T-2’ trên trục công trình.
Như vậy chúng ta đã xác định được trục A-A’ trên sàn thi công là
đường thẳng đi qua hai điểm T-1’ và T-2’.
3.3.3. Độ chính xác của phương pháp
Sai số của phương pháp này:
2
đd
22
mmmm
hngGPSP
++=
(3.10)
Trong đó:
- Sai số xác định vị trí điểm bằng máy đo GPS m
GPS
= 1mm.
- Sai số hoàn nguyên điểm gần đúng về vị trí trục công trình:
2
2
2
2
"
hng
hng
dhnghng

d
m
mm
ρ
α
+=
(3.11)
+ Khoảng cách hoàn nguyên được đặt bằng thước thép nên m
dhng
= 1mm.
+ Góc hoàn nguyên được đo bằng máy kinh vĩ nên m
α
hng
= 2”.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
59
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
+ Khoảng cách hoàn nguyên d
hng
≈ 1.3m.
Do đó: m
hng
= 1mm.
- Điểm hoàn nguyên được đánh dấu bằng tiêu có dọi tâm quang học nên sai số
đánh dấu điểm m
đd
= 1mm.
Suy ra: m
P
= 1.7mm < m

Pcf
= 2.5mm.
Theo kết quả vừa tính toán thì độ chính xác của phương pháp chuyển
trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS hoàn toàn thoả mãn yêu cầu đề ra
trong quy phạm (Bảng 2-1).
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
60
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
KẾT LUẬN
Sau thời gian tìm hiểu lý thuyết của đề tài, tôi đã đi vào thực nghiệm
chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS. Thông qua quá trình đo
và xử lý số liệu cho ra kết quả cụ thể tôi rút ra một số kết luận sau:
1- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình lên
cao có thể khắc phục được những hạn chế của các phương pháp truyền
thống như: Không phụ thuộc vào chiều cao của công trình, không cần chừa
những lỗ nhỏ trên mặt sàn thi công, không cần phải thông hướng với những
điểm khống chế mặt bằng,…
2- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình lên
cao có những thuận lợi: Đo được mọi lúc, mọi thời tiết trừ khi trời mưa
quá to, không chịu ảnh hưởng của chiết quang, không phụ thuộc vào chiều
dài cạnh, giảm thời gian thao tác ngoài thực địa… Bên cạnh những thuận
lợi như trên phương pháp này còn có một số khó khăn: Với những công
trình gần đường điện cao thế hay gần các đối tượng có bề mặt phản xạ lớn
thì độ chính xác bị giảm đi đáng kể,…
3- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình
lên cao cho độ chính xác rất cao thoả mãn yêu cầu đề ra trong quy phạm.
Điều đó chứng tỏ công nghệ GPS có thể đáp ứng được yêu cầu của những
công trình cần có độ chính xác cao.
4- Sử dụng công nghệ GPS để chuyển trục công trình lên cao hoàn
toàn có thể thay thế được những phương pháp truyền thống.

Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ còn hạn chế
nên cuốn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp để cuốn đồ
án được hoàn chỉnh hơn.
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
61
Đồ án tốt nghiệp Trường đại học Mỏ-Địa chất
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn
Quang Phúc đã hướng dẫn nhiệt tình để em có thể hoàn thành cuốn đồ án
đúng thời hạn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô trong Khoa Trắc địa
cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong thời gian viết bài.
Hà Nội, tháng năm
Sinh viên thực hiện
S.V: Đặng Quang Minh Lớp: Trắc địa D-K52
62