GIÁM SÁT ĐO ĐẠC TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÀI GIẢNG
LỚP BỒI DƯỢNG NGHIỆP VỤ GIÁM SÁT
THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG-CÔNG NGHIỆP
CHUYÊN ĐỀ
GIÁM SÁT ĐO ĐẠC
TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

Biên soạn
GVC. NGUYỄN TẤN LỘC


LƯU HÀNH NỘI BỘ
MỤC LỤC
Mở đầu
Chương I
DỤNG CỤ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG
1.1 Máy toàn đạc điện tử 3
1.2 Máy Nivô điện tử 8
1.3 Hệ thống đònh vò toàn cầu GPS 11
Chương II
ĐO ĐẠC KIỂM TRA VÀ ĐO VẼ HOÀN CÔNG CÔNG TRÌNH
2.1 Đo đạc kiểm tra công trình đang xây dựng 16
2.2 Đo vẽ hoàn công 18
2.3 Kiểm tra vò trí mặt bằng 19
2.4 Kiểm tra khoảng cách 20
2.5 Kiểm tra độ song song của các trục 22
2.6 Kiểm độ thẳng đứng của các cột 22
2.7 Chuyển trục thi công lên các tầøng trên khi xây dựng nhà cao tầng 25

2.8 Kiểm tra độ cao đáy hố móng 28
2.9 Kiểm tra cao độ mặt sàn và trần nhà 29
2.10 Kiểm tra độ phẳng của mặt sàn,trần nhà vàđộ vênh của mặt móng máy 31
2.11 Kiểm tra độ cao công trình bằng đo cao lượng giác 32
Chương III
QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
3.1 Khái niệm về biến dạng công trình 33
3.2 Khái niệm về quan trắc lún 34
3.3 Chu kỳ và độ chính xác quan trắc lún 35
3.4 Cấu tạo và bố trí các loại mốc quan trắc lún 35
3.5 Tính toán các trò số biến dạng và các biểu đồ 40
3.6 Khái niệm về quan trắc chuyển dòch 42
3.7 Độ chính xác,chu kỳ quan trắc chuyển dòch 43
3.8 Bố trí và cấu tạomốc cơ sở và mốc thi công 44
3.9 Bố trí và cấu tạo các mốc kiểm tra 46
3.10 Khái niệm về quan trắc độ nghiêng công trình 47
3.11 Phương pháp dây dọi 47
3.12 Phương pháp dùng máy chiếu thiên đỉnh 48
3.13 Phương pháp đo khoảng cách toàn đạc điện tử 50
3.14 Phương pháp tọa độ 51
3.15 Xác đònh độ nghiêng các công trình cao có dạng hình trụ hoặc hình côn 52
3.16 Phương pháp đo góc ngang
ChươngIV
CÁC HỆ TỌA ĐỘ VÀ CAO ĐỘ DÙNG TRONG XÂY DỰNG
4.1 Các hệ tọa độ 55
4.2 Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ phẳng vuông góc Gauss-Kriuger 56
4.3 Phép chiếu và hệ tọa độ phẳng vuông góc UTM 58
4.4 Hệ độ cao 59
4.5 Những vấn đề trục trặc thường gặp khi sử dụng hệ tọa độ quốc gia trên các công trường
xây dựng 60

Tài liệu tham khảo

2
MỞ ĐẦU
NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG
Ngày nay, ở nước ta đã bước đầu xây dựng nhiều công trình hiện đại, có qui mô
lớn, liên quan đến yếu tố nước ngoài , đòi hỏi độ chính xác thi công khá cao (như các
công trình thủy điện, công trình cầu, công trình đương hầm, công trình nhà cao tầng
v.v ) nên cần chú trọng nhiều đến vai trò của công tác trắc đòa trong xây dựng.
Nhiệm vụ chủ yếu của công tác trắc đòa trong xây dựng công trình là đảm bảo cho
công trình được xây dựng đúng vò trí thiết kế về phương diện mặt bằng, độ cao, độ
thẳng đứng và đúng kích thước hình học.
Các công đoạn của công tác trắc đòa trong xây dựng công trình :
1. Khảo sát đòa hình lập bản đồ đòa hình các loại tỉ lệ (1:500 -1:5000) phục vụ các
giai đoạn thiết kế công trình.
2. Bố trí công trình bao gồm :
° Lập lưới khống chế cơ sở toạ độ và độ cao phục vụ bố trí công trình
° Bố trí chi tiết công trình .
° Kiểm tra bố trí công trình ( vò trí, các kích thước hình học, độ song song , độ
thẳng đứng, độ cao, độ dốc, độ phẳng của các bộ phận công trình).
3. Quan trắc biến dạng công trình ( lún, nghiêng, nứt, trượt, chuyển dòch vv…).
Do yêu cầu độ chính xác của công tác trắc đòa trong xây dựng ngày càng cao và
điều kiện làm việc trên hiện trường ngày càng khó khăn nên cần nghiêng cứu sử
dụng các loại dụng cụ trắc đòa hiện đại độ chính xác cao.
Cần có các cán bộ tư vấn giám sát chuyên sâu về trắc đòa ( kỹ sư trắc đòa) thay mặt
chủ đầu tư giám sát chất lượng thi công các công tác trắc đòa của các nhà thầu trên
công trường đảm bảo cho việc thi công xây dựng công trình đúng tiến độ và đạt chất
lượng.
CHƯƠNG I
3

DỤNG CỤ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI
TRONG XÂY DỰNG
§1–1 MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ

A . KHÁI NIỆM CHUNG
°Máy TĐĐT được sử dụng để giải quyết nhiều bài toán trắc đòa, đòa hình, đòa chính
và công trình.

°Cấu tạo của máy TĐĐT là sự kết hợp giữa 3 khối :
- Khối EDM ( Electronic distance meter ): Xác đònh khoảng cách nghiêng D từ điểm
đặt máy đến gương phản xạ
- Khối DT (Digital theodolite):xác đònh trò số hướng ngang(haygóc bằng) và góc
đứng.
- Bộ xử lý CPU :
1. Cho phép nhập các số liệu : hằng K số của máy , số liệu khí tượng
(nhiệt độ áp suất ) toạ độ và độ cao (X , Y, H ) của trạm đặt máy và điểm đònh
hướng, chiều cao máy (i
m
), chiều cao gương (l
g
).
2. - Các phần mềm tiện ích được cài đặt trong CPU cho phép giải các bài
toán trắc đòa khi lập lưới khống chế tọa độ, đo vẽ bản đồ và bố trí công trình.
4
EDM
DT
CPU
G
Ư
Ơ

N
G
Hình 1-2Hình 1-1 Hình 1-3
Hình 1-4
3. - Các số liệu đo và tính toán được thể hiện lên màn hình, lưu trữ trong
bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài (sổ điện tử ), sau đó được trút qua máy tính để
xử lý nhờ các phần mềm chuyên dụng ( phần mềm bình sai tính toán lưới khống
chế tọa độ cơ sở, phần mềm vẽ bản đồ đòa hình v.v ).
Máy TĐĐT có khả năng tự động hoá cao hiện đã có 3 thế hệ :
- Thế hệ 1: Máy do người điều khiển bắt mục tiêu và bấm phím ghi vào bộ nhớ các
số liệu đo.
- Thế hệ 2: Máy có tính tự động cao hơn : người đo chỉ cần hướng ống kính tới mục
tiêu, máy sẽ tự động bắt mục tiêu, tiến hành đo và ghi số liệu vào bộ
nhớ.
- Thế hệ 3: Máy có khả năng tư động hoá rất cao: Khi đo, người đi gương mang
gương tới đặt tại các điểm đo, máy sẽ tự động bắt mục tiêu, tiến hành
đo và ghi số liệu vào bộ nhớ (làm việc theo kiểu người máy).
° Máy toàn đạc điện tử có nhiều loại do nhiều nước sản xuất với độ chính xác
đo góc và đo dài khác nhau .
- Độ chính xác đo góc cỡ từ 10" ÷ 0.5"
- Độ chính xác đo dài cỡ từ (5mm+5mm/lkm) ÷ (1mm + 1mm/lkm)
<1:100.000> <1:500.000>

Máy TC400 Máy TC2003
Thụy sỹ: Hãng Leica (Wild) có các loại máy : TC400,
TC600,C307/305/303, TC407/405/403, TC805/803/802,
TC1205/1203/1201.
Nhật : - Hãng Sokkia có các máy SET500, SET600
- Hãng Nikon có các máy DTM 310, DTM 720
- Hãng Topcon có các máy GTS 229 ,

Trung quốc : Hãng South có máy đo tương tự Topcon v.v
Lưu y ù : Cần phân biệt máy toàn đạc diện tử với máy kinh vó điện tử. Máy kinh vó
điện tử mặc dù bề ngoài trông rất giống máy TĐĐT nhưng nó chỉ có tính năng đo
góc đơn thuần , không có bộ phận đo dài điện tử và bộ xử lý CPU. Do vậy người
đo phải ghi vào sổ đo các số liệu góc bằng , góc đứng đo được , hiện trên màn
hình. .

5

B . CẤU TẠO BỘ PHẬN ĐỌC SỐ GÓC ĐO ĐIỆN TỬ
°Bộ phận đọc số góc đo trong máy kinh vó điện tử hoặc máy toàn đạc điện tử sử
dụng đóa độ mã hoá và diode quang.
LM –Diode quang chuyển động theo ống kính – Đóng vai trò vạch chuẩn
LF –Diode quang cố đònh – Đóng vai trò vạch " 0" của vành độ .
-Đóa độ mã hoá làm bằng chất trong suốt, chia thành nhiều “ cặp vạch sáng – tối”.
Mỗi cặp đóng vai trò đơn vò pha ( Số cặp vạch càng nhiều  đo góc càng chính xác ).
-Một nguồn sáng chiếu từ dưới đóa.
Khi đo, đóa độ sẽ quay nhờ kết nối với một môteur bên trong máy. Khi đóa độ quay
đến tốc độ nhất đònh bộ điếm điện tử sẽ điếm được:
° n đơn vò pha φ
0
đi qua 2 điốt LM và LF
° Độ lệch pha ∆φ giữa các tín hiệu của chúng.
Góc cần đo φ giữa 2 diode
φ = nφ
o
+ ∆φ (1-1)

Trong đó : nφ
o

:

Giá trò đo thô
∆φ : Giá trò đo tinh
- Bộ đếm điện tử chuyển trò số góc đo là số nhò phân (0101) thành số thập phân rồi
hiện lên màn hình.
6
Hình 1-5
C. BỘ PHẬN ĐO DÀI ĐIỆN TỬ (E.D.M.)
Đo dài điện tử EDM - Đo dài gián tiếp sử dụng sóng điện từ hoặc sóng ánh sáng.
°Đo dài sóng điện từ có khả năng đo dài từ 10 – 100km , đạt độ chính xác thấp
nên thường được sử dụng trong hàng hải .
°Đo dài sóng ánh sáng trong phạm vi từ 50m – 10km , đạt độ chính xác khá cao
nên được sử dụng trong trắc đòa đo vẽ bản đồ và bố trí côngtrình.
NGUYÊN LÝ ĐO DÀI BẰNG SÓNG ÁNH SÁNG
°Đặt máy tại A, gương tại B
°Khi đo, sóng ánh sáng phát ra từ bộ điều biến trong máy đi đến gương phản xa,ï
dội trở về máy, được thu lại ở bộ thu tín hiệu (đi 2 lần khoảng cách đo)
°Từ đó chiều dài cạnh:
2
.tV
S =
(1-2)
V

=
n
C
(1-3)
Trong đó:

V - Tốc độ truyền sóng trong khí quyển
t - Thời gian sóng truyền từ máy đến gương và từ gương đến máy
C - Tốc độ truyền sóng trong chân không (299.792,2km/s)
n - Hệ số khúc xạ của khí quyển
Thời gian t sóng đi về được xác đònh bằng :
7
Hình 1-6
1. Phương pháp đo xung :
Đo trực tiếp khoảng thời gian truyền xung ánh sáng (t) có độ chính xác thấp nên ít
được sử dụng.
2. Phương pháp đo pha
Đo gián tiếp khoảng thời gian truyền sóng ánh sáng (đo góc lệch pha giữa sóng thu
với sóng phát ∆φ ).Khi đó chiều dài cạnh được tính theo công thức

S = (N + ∆φ )
2
λ
(1-4)
Trong đó:
N - số nguyên bước sóng
∆φ - Góc lệch pha ( phần lẻ của bước sóng )
l - Bước sóng của sóng ánh sáng
° Phương pháp đo pha được sử dụng ở hầu hết các máy đo dài điện quang hiện
nay. Việc hạn chế khoảng cách < 10km là do sóng ánh sáng bò yếu đi khi đi qua khói,
bụi, sương mù.
Hiện nay có một số loại máy TĐĐT có thể đo khoảng cách đến các đối tượng
(tường nhà, vách núi, thân cây vv…)mà không cần gương phản chiếu.
Máy TCR 307 , TCR407 của hãng LEICA (Thụy sỹ) đo được khoảng cách từ 60-
80m khi đối tượng đo có màu trắng, từ 30-50m - đối tượng đo có màu xám. Nếu sử
dụng miếng nhựa phản xạ thay gương có thể đo khoảng cách từ 150 -300m.

Máy toàn đạc điện tử GPT-3000LN/N của hảng TOPCON (Nhật) có khả năng đo
không gương đến khoảng cách 350m với bất kỳ mặt phản xạ nào. Với bế mặt phản
xạ màu trắng máy có khả năng đo không gương đến 1,2 km.
§1–2 MÁY NIVÔ ĐIỆN TỬ
8
A. MÁY NIVÔ LASER :
° Nivô laser phát ra chùm ánh sáng nằm ngang nhìn thấy được làm chuẩn để đo
độ chênh cao theo nguyên tắc đo cao hình học.
°Có 2 loại : 1 . Loại phát trực tiếp (Hình1-7)
2 . Loại phát chùm tia laser theo trục quang học của ống kính.


°Đối với máy loại 2 có hai cách đo. Sau khi cân bằng máy và cho máy hoạt động,
máy sẽ quét tia laser xung quanh máy tạo thành một mặt phẳng. Tại điểm gốc đã
biết độ cao và điểm cần xác đònh độ cao:
- Người dựng mia đọc số trên mia theo tâm vết chùm tia laser (kém
chính xác).
- Người dựng mia đọc số trên mia theo vạch đọc số của bộ cảm biến
(đạt độ chính xác cao hơn)
°Khi đo bằng cách 2, di chuyển bộ cảm biến (Hình 1-8) lên hoặc xuống đến khi
màn hiển thò chứa vết chùm tia laser. Sau khi điều chỉnh tiếp cho đến khi giữa
màn hiển thò xuất hiện một vạch đen, bộ cảm biến phát ra tiếng Bíp – Bíp, đèn
báo màu đỏ chuyển sang màu xanh Tiến hành đọc số theo vạch đọc số.
° Khi bố trí độ cao  cố đònh bộ cảm biến tại số đọc b tính theo công thức:
b = (H
RP
+a)- H
TK
(1-5)
Trong đó:

H
RP
- Cao độ mốc gốc,
a –số đọc trên mia dựng tại mốc gốc
H
TK
–cao độ thiết kế của diểm cần bố trí
Di chuyển mia lên hoặc xuống đến khi bộ cảm ứng phát ra tiếng kêu Bíp – Bíp,
cố đònh mia. Vò trí đáy mia có cao độ đúng cao độ thiết kế.
°Tùy theo độ chính xác của bộ cảm ứng và khoảng cách từ máy tới mia mà sai số
xác đònh số đọc trên mia sẽ khác nhau ( sai số xác đònh độ chênh cao cũng khác
nhau ).
9
Vạch đọc số
Bộ cảm biến
Màn hiển thò
Hình 1-7
Hình 1-8
Máy Nivô laser loại phát trực tiếp có chế độ tự động quay tia laser cóù
thể xác đònh mặt phẳng ngang (hình1- 9) , mặt phẳng nghiêng, mặt phẳng
thẳng đứng.
° Sử dụng tốt trong các trường hợp:
- Điều khiển san lấp mặt bằng.
- Trang trí nội thất (chỉ dùng bộ cảm biến áp lên tường)
- Kiểm tra độ thẳng đứng của các cấu kiện, các hạng mục công trình
• Có thể sử dụng để tạo đường chuẩn thay cho dây căng (hình1-10) phục
vụ bố trí công trình, lắp đặt dây chuyền công nghệ trong nhà xưởng.
• Có thể sử dụng làm máy chiếu thiên đỉnh để chuyển các trục thi công
lên các tầng trên khi xây dựng các nhà cao tầng. (hình 1-11).

10
Hình 1-9 Hình 1-10 Hình 1-11
B. MÁY NIVÔ LASER KỸ THUẬT SỐ

1. Nút On/Off 13. Bàn phím
2. Đế máy 14. Kính vật
3. Ốc cân máy 15. Pin sạc GEB111 (tùy chọn)
4. Bàn độ ngang 16. Thẻ nhớ số liệu
5. Thanh chốt gài pin 17. Pin sạc GEB121 (tùy chọn)
6. Hộp đựng pin 18. Hộp đựng pin GAD39 , 6 cục pin tiểu (tùy chọn)
7. Nút mở nắp khay đựng thẻ nhớ 19. Cửa sổ lấy ánh sáng cho bọt thủy tròn
8. Nắp khay đựng thẻ nhớ 20. Nút đậy ốc chỉnh lưới chỉ chữ thập
9. Màn hình 21. Cổng nối cáp RS232
10. Bọt thủy tròn 22. Nút đo
11. Tay cầm & ngắm sơ bộ 23. Ốc điều quang
12. Kính mắt 24. Ốc vi động ngang (vô tận – 2 chiều)
- Máy Laser kỹ thuật số thuộc loại phát chùm tia laser theo trục quang học và cân
bằng tự động nhờ hệ thống lăng thấu kính.
- Sau khi cân bằng máy, ngắm ống kính về phía mia dựng trên điểm đo, nhấn phím
điều khiển, máy sẽ tự phát tia laser về phía mia, nhận dạng ma õvạch và xử lý ảnh
điện tử kỹ thuật số (giống nhưng ở bàn tính tiền trong siêu thò ) xác đònh khoảng cách
từ máy đến mia và số đọc trên mia, rồi hiển thò lên màn hình và lưu lại kết quả trong
bộ nhớ trong của máy hoặc lưu vào thẻ nhớ số liệu.
°Máy hoạt động theo các chương trình được cài sẵn trong máy
- Chương trình đo cao theo tuyến
- Chương trình đo cao trên mặt phẳng
- Chương trình bố trí điểm đã biết độ cao vv…
°Xử lý số liệu đo bằng phần mềm DELTA- LEVNET:
- Phân tích số liệu kiểm tra, kiểm nghiệm máy
- Bình sai lưới đo cao

- Vẽ mặt cắt đia hình vv…
°Độ chính xác đo cao trên 1Km có thể đạt ( với loại máy thủy chuẩn điện tử Leica
DNA 03) ± 1,0mm Khi sử dụng mia mã vạch bằng gỗ
± 0,3mm Khi sử dụng mia mã vạch bằng kim loại inva.
11
Mia mã vạch
Hình 1-12
Hình 1-13
Hình 1-14
§ 1–3 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS

A.Tổng quan về GPS
Hiện nay trên thế giới đang hiện diện hai Hệ thống đònh vò toàn cầu : GPS của
Mỹ và Glonass của Nga . Từ 28/01/2006 các nước Châu âu bắt đầu hình thành hệ
thống thứ ba lấy tên là Galileo và dự kiến chính thức đưa vào sử dụng vào năm
2010 . Các hệ thồng này đều sử dụng công nghệ vệ tinh để xác đònh tọa độ các
điểm trên mặt đất. Sau đây chúng ta chỉ đề cập đến Hệ thống đònhvò toàn cầu GPS.
Hệ thống đònh vò toàn cầu GPS viết tắt của chữ Global Positioning System do bộ
quốc phòng Mỹ phát triển và điều hành. Lúc đầu dùng cho mục đích quân sự, đến
năm 1983 mới cho phép sử dụng trong dân sự. Hệ GPS bao gồm 3 phần : Phần kiểm
soát và điều khiển, phần không gian và phần sử dụng.
I. Phần kiểm soát và điều khiển :
Phần kiểm soát và điều khiển gồm một trạm điều khiển chính đặt tại Colorado
Springs(Mỹ), 5 trạm kiểm soát và thu dữ liệu truyền từ vệ tinh đặt tại Hawaii,
Colorado springs, Ascension (Nam Thái bình dương) và ba tram truyền số liệu đặt tại
Ascension , Diago garcia và Kvajalein .
Năm trạm thu số liệu có nhiệm vụ theo dõi các tính hiệu vệ tinh để kiểm soát sự
hoạt động và tính toán dự đoán q đạo của chúng. Mỗi trạm được trang bò các máy
thu tính hiệu mã P để liên tục theo dõi khoảng cách đến tất cả các vệ tinh quan sát
được. Khoảng cách thu được cứ 1,5 giây một lần, được hiệu chỉnh ảnh hưởng của

tầng điện ly và khí quyển qua từng 15 phút. Sau đó kết quả hiệu chỉnh của 5 trạm
này được gửi về trạm điều khiển chính.Vò trí của 5 trạm này được xác đònh với độ
chính xác rất cao.
Trạm điều khiển chính có nhiệm vụ nhận dữ liệu của 5 trạm kiểm soát để xử lý
tính ra lòch tọa độ vệ tinh chính xác và tính các số hiệu chỉnh đồng hồ của từng vệ
tinh.Ngoài ra trạm này còn điều khiển các số hiệu chỉnh quỹ đạo của từng vệ tinh và
điều khiển việc thay thế các vệ tinh đã ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dự phòng.
Ba trạm truyền số liệu nhận dữ liệu từ trạm điều khiển chính và gửi lên các vệ
tinh các thông tin về lòch vệ tinh mớùi, số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, đồng thời ra các
lệnh điều khiển vệ tinh đi đúng quỹ đạo đònh trước.
II.Phần không gian
Phần không gian gồm 24 vệ tinh thường trực và 3 vệ tinh dự phòng bay vòng
quanh trái đất trên 6 quỹ đạo. Độ cao các vệ tinh so với mặt đất khoảng 20200 km.
Năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động của vệ tinh là pin mặt trời. Mỗi vệ tinh được
trang bò 4 đồng hồ nguyên tử cực kỳ chính xác và rất đắt tiền. Mỗi vệ tinh phát ra 2
tầng số sóng vô tuyến phục vụ mục đích đònh vò : Sóng L
1
có tầng số 1575,42 MHz
và sóng L
2
có tầng số 1227,6 MHz.
12
Vớùi sự bố trí 24 vệ tinh trên 6 quỹ đạo, cho phép máy thu tín hiệu GPS dù ở bất
kỳ nơi nào trên trái đất, ngày cũng như đêm, điều có thể quan sát tối thiểu 4 đến 8 vệ
tinh , đủ điều kiện để máy thu tính được tọa độ điểm đo và độ lệch thời gian dt giữa
đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu.
III. Phần sử dụng
Phần sử dụng gồm các máy thu tín hiệu (hình-15) đặt trên mặt đất. Máy thu tín
hiệu có 2 loại. Loại một tầng số chỉ thu được các mã phát của sóng L
1

. Loại này
xác đònh được vò trí tương đối giữa các trạm với độ chính xác 1-5cm nếu khoảng
cách đo <50km. Loại hai tầng số loại trừ được ảnh hưởng của tầng điện ly nên có thể
đo được khoảng cách hàng ngàn km.
đđđđđđ
B. Nguyên lý đònh vò điểm bằng Hệ thống GPS

°Bằng cách đo chính xác khoảng cách
từ máy thu tín hiệu (trạm đo) đến tối thiểu 3
vệ tinh ta có thể xác đònh vò trí bất kỳø điểm
nào trên mặt đất (hình-16).
- Đođkhoảng cách R
1
từ trạmđđođđến vệ tinh
1 , điểm cần xác đònh sẽ nằm trên mặt cầu
có bán kính bằng R
1
, tâm là vệ tinh 1.
- Nếu đồng thời đođđượcđkhoảng cách R
2
từ
trạm đo đến vệ tinh 2 thì điểm cần xác đònh
nằm trên giao tuyến của 2 mặt cầu có dạng
hình tròn (hình-17).
- Nếu đồng thời đo đượcđkhoảng cách R
3
từ
trạm đo đến vệ tinh 3 thì vò trí điểm cần xác
đònh là 1 trong 2 giao điểm N hoặc N' của
đường tròn giao tuyến nói trên với mặt cầu

thứ 3.
Máy thu sẽ tự động loại bỏ một trong 2 điểm có kết quả vô lý. Nếu đo khoảng
cách đến vệ tinh thứ 4 ta sẽ xác đònh vò trí trạm đo chính xác hơn.
13
1. An ten 5.Bộ điều khiển
2. Đế máy 6.Bàn phím
3. Màn hình 7.Radio link
4. Hộp CPU 8.Chân ba
2
3
4
8
5
6
7
1
Hình 1-15
Hình 1-16
Hình 1-17
C.Đo khoảng cách từ máy thu đến các vệ tinh.
Tại điểm trên mặt đất cần xác đònh vò trí đặt máy thu GPS. Khi máy thu hoạt
động sẽ đồng thời thu được tín hiệu phát ra từ 3 hoặc 4 vệ tinh. Nếu đo được chính
xác thời gian ∆ t truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu ta tính được khoảng cách đến
vệ tinh theo công thức :
R = ∆t x C (1-6)
∆t - còn gọi là độ trễ phát tín hiệu
C - Tốc độ lan truyền tính hiệu bằng tốc độ ánh sáng 299.792,458 km/s
Nếu đo k/c đến 4 vệ tinh ta có
R
1

= C. ∆t
1
R
2
= C. ∆t
2
R
3
= C. ∆t
3
R
4
= C. ∆t
4
D. Đo thòi gian truyền tín hiệu (∆t)
Nếu biết chính xác thời điểm vệ tinh bắt đầu phát tín hiệu và thời điểm máy thu
GPS thu được tín hiệu thì sẽ tính được thời gian truyền tính hiệu từ vệ tinh đến máy
thu.

• Muốn vậy trên vệ tinh và dưới trạm thu đều phải có đồng hồ thật chính
xác. Đồng hồ trên vệ tinh xác đònh thời điểm chính xác bắt đầu phát tính hiệu rồi
báo về cho máy thu. Còn máy thu thì nhận thời điểm phát tính hiệu do vệ tinh báo
xuống đồng thời xác đònh thời điểm thu được rồi tính ra khoảng thời gian truyền
tín hiệu.
• Trên 1 vệ tinh được trang bò 4 đồng hồ nguyên tữ rất chính xác
(±0,000000001 giây) và rất đắt tiền (100.000USD) để đảm bảo lúc nào cũng có ít
nhất có 1 cái hoạt động.
• Trong máy thu không trang bò được đồng hồ nguyên tữ (vì giá sẽ quá cao
) mà chỉ trang bò đồng hồ thạch anh có độ chính xác kém hơn và giá tiền rẽ hơn .
Tuy nhiên người ta có thể làm cho nó đạt độ chính xác cỡ đồng hồ nguyên tử nhờ

một thủ thuật : đo thêm 1 khoảng cách đến vệ tinh thứ 4 và máy thu sẽ tính được
số hiệu chỉnh làm cho việc xác đònh thời điểm nhâïn tín hiệu đo bằng đồng hồ
thạch anh có độ chính xác cỡ đồng hồ nguyên tử.
• Thông thường một máy thu GPS phải có tối thiểu 4 kênh thu để có thể đồng thời
tiến hành 4 phép đo.
14
E. Phải biết tọa độ chính xác của từng vệ tinh:

Để xác đònh vò trí bất kỳ điểm nào trên mặt đất, ngoài các số liệu đo là các
khoảng cách đến vệ tinh còn phải biết chính xác toạ độ của từng vệ tinh tại bất
kỳ thời điểm nào .
Các vệ tinh GPS được phóng lên những quỹ đạo đã được đònh trước và bay một
cách ổn đònh theo các quỹ đạo đó nên rất dễ tính ra tọa độ của nó tại bất kỳ thời
điểm nào. Trạm điều khiển chính trong Phần kiểm soát và điều khiển (xem mục
A-I) sẽ làm việc này và lập ra lòch tọa độ vệ tinh.
Lòch tọa độ vệ tinh được cập nhật vào bộ xử lý của các máy thu GPS đặt trên
mặt đất . Lòch này sẽ cung cấp cho máy thu toạ độ của từng vệ tinh tại từng thời
điểm .
F .Nguyên tắc cơ bản đònh vò GPS
Đònh vò GPS được thực hiện theo 2 nguyên
tắc cơ bản :
1. Đònh vò tuyệt đối là sử dụng một máy thu để
xác đònh toạ độ x,y,z của điểm đặt máy trong
hệ toạ độ trắc đòa thế giơiù WGS -84 (hình1-
18)  độ chính xác không cao (3÷20 m)
2. Đònh vò tương đối là sử dụng ít nhất 2 máy
thu (hình1-19) để xác đònh vò trí tương đối giữa
các điểm đồng thời đặt máy thu (xác đònh hiệu
toạ độ ∆X,∆Y,∆Z của chúng).  Loại trừ được
ảnh hưởng sai số đồng hồ máy thu.

Đònh vò tương đối bao gồm đònh vò tónh và
đònh vò động.
a. Đònh vò tónh đo hiệu pha sóng tải xác đònh
thời gian truyền tín hiệu để xác đònh hiệu toạ
độ từng cặp điểm với độ chính xác khá cao
(1÷10mm) được dùng nhiều trong trắc đòa đòa
hình và trắc đòa công trình.
b. Đònh vò động được sử dụng để xác đònh vò
trí tương đối của hàng loạt điểm (máy thu di
động) so với máy cơ sở đặt cố đònh tại điểm đã
biết toạ độ.
15
Hình 1-18
Hình 1-19
16
G .Ưu điểm và ứng dụng
I .Ưu điểm của phương pháp đònh vò GPS :
1. Thiết bò gọn nhẹ
2. Thao tác đơn giản.
3. Không yêu cầu cao về điều kiện thời tiết.
4. Điều kiện thông hướng dễ dàng(chỉ cần có khoảng trống không rộng nhìn thấy
đồng thời 4 vệ tinh ).
5. Đạt độ chính xác cao .
II . Ứng dụng trong trắc đòa công trình
Dụng cụ đònh vò GPS có thể thực hiện được các việc tương tự như máy toàn
đạc điện tử :
1. Lập lưới khống chế toạ độ quốc gia .
2. Lập lưới khống chế toạ độ cơ sở phục vụ đo vẽ bản đồ các loại tỉ lệ .
3. Lập lưới khống chế toạ độ cơ sở thi công các loại công trình (công nghiệp,
cầu, đường, thuỷ lợi, thuỷ điện, đường hầm vv…)

4. Bố trí điểm các loại công trình.
5. Chuyển trục thi công lên các tầng trên nhà cao tầng .
6. Kiểm tra hoàn công các dạng công trình tháp cao
7. Quan trắc biến dạng công trình.

17