Đồ án Giao Thông Thủy Lợi

Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển rất nhanh, tốc độ công nhiệp hóa- hiện
đại hóa diễn ra mạnh mẽ. Do vậy, việc xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng là vấn đề
quan trọng và cấp thiết. Việc thúc đẩy mạnh xây dựng công trình cho các khu vực
như: thành phố, công nghiệp, cầu vượt, thuỷ lợi - thuỷ điện, đường hầm, công trình
đòi hỏi độ chính xác cao nhằm phát triển kinh tế là một điều kiện tất yếu. Để thực
hiện tốt những công trình này với độ chính xác cao, đòi hỏi phải có các bản thiết kế và
quy hoạch. Trắc địa đóng vai trò quan trọng ngay từ giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi
công công trình cho đến khi công trình được đưa vào sử dụng cũng cần trắc địa trong
công việc quan trắc, biến dạng công trình.
Để đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế, yêu cầu về nguồn năng lượng
tương đối khổng lồ. Các công trình nhà máy Nhiệt điện, Thủy điện hiện nay vẫn chưa
cung ứng để năng lượng cho phát triển đất nước. Vì vậy cần phải tìm kiếm các nguồn
năng lượng mới hoặc xây dựng thêm các công trình Thủy điện mới, Thủy điện Bình
Điền là một trong số đó.
Sau khi học xong môn Trắc địa công trình Giao thông và Thủy lợi-Thủy điện,
em được giao thực hiện đồ án: “ Lập phương án xây dựng lưới khống chế thi công
công trình thủy điện Bình Điền-TP Huế ”. Nội dung đồ án bao gồm:

Chương I : Giới thiệu chung
Chương II : Thiết kế lưới cho công trình thủy điện Bình Điền
Chương III : Lập phương án thi công lưới

1


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Sau một thời gian làm việc với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự hướng dẫn

nhiệt thình của thầy PGS.TS. Nguyễn Việt Hà, trưởng bộ bộ Trắc địa công trình Đại học Mỏ - Địa Chất và sự giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này.
Với trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn, kinh nghiệm còn ít sẽ không tránh
khỏi những thiếu sót. Vì vậy em mong được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để
đồ án được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 12 - 2015
Nguyễn Nhật Quang

2


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

Lưới khống chế thi công là một mạng lưới gồm các điểm có tọa độ được xác
định chính xác và được đánh dấu bằng các mốc kiên cố trên mặt bằng xây dựng và
được sử dụng làm cơ sơ để bố trí các hạng mục công trình từ bản vẽ thiết kế và thực
địa. Lưới khống chế thi công được xây dựng sau khi đã giải phóng và san lấp mặt
bằng.
Hệ tọa độ của lưới khống chế thi công phải thống nhất với hệ tọa độ đã dùng
trong các giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình. Tốt nhất đối với các công trình có
qui mô nhỏ hơn 100 ha nên sử dụng hệ tọa độ giả định, đối với công trình có quy mô
lớn phải sử dụng hệ tọa độ nhà nước và phải chọn kinh tuyến trục hợp lý để độ biến
dạng chiều dài không vượt quá 1/50 000 (tức là nhỏ hơn 2 mm trên 100 m), nếu vượt
quá thì phải tính chuyển.
Lưới khống chế thi công được thành lập sử dụng cho công tác bố trí công trình
ở giai đoạn đầu. Xác định đúng vị trí mặt bằng và độ cao các kết cấu theo đúng vị trí
thiết kế. Đo vẽ hoàn công công trình.
Nội dung công việc bao gồm:

-

Thiết kế lưới
Đánh giá độ chính xác
Lập phương án thi công ( gồm: máy móc, nhân công, vật liệu, thời gian....)

I.1 Đặc điểm tự nhiên và điều kiện xã hội khu vực xây dựng
1. Đặc điểm tự nhiên
a. Vị trí địa lý
3


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Khu vực xây dựng thuộc địa bàn xã Bình Điền, thị xã Hương Trà- Thừa Thiên
Huế -Việt Nam, có tọa độ 16.3170121,107.5023202, được xây dựng trên sông Hữu
Trạch.
b. Đặc điểm địa hình - địa chất
Khu vực xây dựng nhiều đồi núi, giao thông tương đối nhiều khó khăn, xa khu
dân cư, nền địa chất ổn định.
c. Giao thông – thủy lợi
Giao thông: Khu cực xây dựng xa khu dân cư, đi lại tương đối khó khăn, cách
đường quốc lộ khoảng 5km.
Thủy lợi: Nhà máy được xây dựng trên sông Hữu Trạch.
2. Điều kiện xã hội
Bình Điền là một xã thuộc thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam.
Xã Bình Điền có diện tích 118.9 km², dân số năm 1999 là 3385 người, mật độ dân số
đạt 28 người/km².
Dân cư: Tập trung thành từng xóm và tập trung dọc theo các con đường quốc lộ
và các con dường lớn, quanh khu vực nhà máy không có dân cư ính sống.

Kinh tế: Giàu tiềm năng đất đai phát triển nông nghiệp và lâm nghiệp. Đồng
thời đánh bắt hải sản trên sông có tiềm năng phong phú.
Chính trị: Chính trị trong khu vực ổn định, các tổ chức đoàn, đảng, hoạt động
có hiệu quả cao, nhân dân thực hiện tích cực những chính sách của đảng và nhà nước
ban hành.
Văn hóa: Nhân dân trong khu vực tích cực tham gia các phong trào văn hoá do
xóm, làng tổ chức.
4


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

I.2 Đặc điểm công trình
Công trình thủy điện Bình Điền là công trình cấp II với công suất lắp máy là 44
MW, điện lượng trung bình hàng năm là 181,65 triệu KWh/năm, tổng mức đầu tư là
1071 tỷ đồng. Công trình được xây dựng tại xã Bình Điền, huyện Hương Trà, tỉnh
Thừa Thiên Huế. Công trình bao gồm các hạng mục chính như sau:
-

Đập dâng kết cấu bằng bê tông trọng lực RCC, chiều dài toàn bộ đập dâng bờ

-

phải và bờ trái 362,8m, chiều cao lớn nhất 64m, chiều rộng mặt đập 7m.
Đập tràn kết cấu bằng bê tông trọng lực RCC, cao độ ngưỡng tràn 73m, kích

-

thức cửa van cung 10x12,57m.
Kênh dẫn nước chiều rộng đáy kênh 12m, chiều dài 30m.

Đường ống áp lực bằng thép dày 12÷26mm, chiều dài 280m, đường kính trong

-

4,5m.
Nhà máy kết cấu bằng khung bê tông cốt thép, kích thước nhà máy

-

18,25x32,1m. Nhà máy có 02 tổ máy tuabine Francis trục đứng
Công trình đập đầu mối ở cao trình 87m.
Gồm 5 cửa van cung xả lũ,diện tích khu vực lòng hồ 515km2 ,diện tích mặt
nước rộng 17.7km2 dung tích hiệu dụng hồ 344.5m3 ứng với mực nước cao
trình 85m.

I.3 Độ chính xác bố trí tim tuyến công trình thủy điện
-

Độ chính xác bố trí tim tuyến công trình thủy điện.
Công tác đưa tim các trục chính (tim tuyến) công trình từ bản vẽ thiết kế ra thực

-

địa là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế.
Các điểm tim tuyến công trình chỉ được đo đạc định vị thực địa khi có cơ sở

-

gốc là các điểm lưới tam giác thủy công.
Số lượng các điểm tim tuyến do chủ nhiệm đề án yêu cầu, có tham khảo ý kiến

-

của kĩ sư chính và chủ nhiệm địa hình công trình.
Các tim tuyến công trình sau khi đưa ra thực địa cần xây dựng mốc tương
đương các mốc khống chế: đường chuyền hạng IV và đường chuyền cấp 1 theo

-

độ chính xác tương ứng với từng tim tuyến.
Độ chính xác công tham khảo trong bảng sau:
5


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Bảng 1.1 Độ chính xác công tác đưa tim tuyến
Sai số tuyến (cm)
Hạng mục công trình

Chiều dọc

Chiều ngang

Ghi chú
Độ chính xác tương
đường chuyền hạng 4
nhà nước

I. Công trình cấp I, II

1. Đập dâng, tràn

1 -2

1 -2

2. Tuyến năng lượng

2-5

2-5

3. Trục các tổ máy

1-5

1-5
Độ chính xác tương
đương đường chuyền
cấp 1 Nhà nước

II. Công trình cấp III, IV, V
1. Đập, tràn

5

5

2. Kênh, tuyến năng lượng

7

7

3. Nhà máy

1-5

1-5

Số lượng và mật độ điểm lưới tam giác thủy công cần được tính toán bố trí bảo
sao cho mỗi điểm tin tuyến có thể được xác định độc lập ít nhất từ 2 tam giác. Trong
công tác đo đạc định vị các trục chính thì công tác đo đạc, định vị tim các tuyến đập
dâng, đập tràn có yêu cầu độ chính xác cao nhất ,với sai số tuyến theo chiều dọc mdoc
= 1- 2cm, sai số tuyến theo chiều ngang mngang= 1 - 2cm.
Từ đó ta tính được sai số bố trí tim tuyến:
mp=√(mdọc2+mngang2)
Trong đó: + mdoc là sai số tuyến theo chiều dọc
+ mngang là sai số tuyến theo chiều ngang
Độ chính xác của các điểm tim tuyến phụ thuộc vào 2 yếu tố là sai số vị trí
6


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

m lưới (m1) và sai số bố trí (m2).
Kí hiệu K là hệ số giảm độ chính xác, sẽ có:
m1=mp/√(1+k2)=1.2(cm)

7

Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ LƯỚI CHO CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỀN BÌNH ĐIỀN

II.1 Thiết kế kỹ thuật lưới GPS
1. Phân cấp hạng lưới GPS
Dựa vào chiều dài trung bình giữa hai 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.
Độ chính xác chiều dài giữa hai điểm lân cận của các cấp lưới GPS được tính
theo công thức:
σ = a 2 + (b.10 −6 . D)2

Độ chính xác phương vị của cạnh được tính theo công thức:
ma = p" 2 +

q"2
D2

Trong đó:
-

a là sai số cố định (mm);
b là hệ số sai số tỷ lệ
D là chiều dài cạnh đo (km)

Với máy thu 4600 LS : a = 5 mm; b = 1; p” bằng 1; q” = 5.
Hoặc:

8


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

ma =

mD
p"
D

Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của các cấp lưới GPS phải phù hợp với quy định
nêu ở Bảng 2. 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 hai đến ba lần chiều dài cạnh trung
bình. Khi chiều dài cạnh nhỏ hơn 200 m, sai số trung phương chiều dài cạnh phải nhỏ
hơn 20 mm.
Bảng 2.1 - Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập để phục vụ đo vẽ
bản đồ
Cấp hạng

Chiều dài cạnh
trung bình, km

a

b

mm

(1 x 10-6)

Sai số trung phương tương đối
cạnh yếu nhất

II

9

≤ 10

≤2

1/120 000

III

5

≤ 10

≤5

1/80 000

IV

2

≤ 10

≤ 10

1/45 000

1

1

≤ 10

≤ 10

1/20 000

2

<1

≤ 15

≤ 10

1/10 000

Đối với lưới GPS thiết lập để khống chế thi công và quan trắc chuyển dịch biến
dạng công trình thì phải dựa vào yêu cầu độ chính xác của từng công trình mà thiết kế
lưới sao cho thoả mãn các yêu cầu đó.

2.Nguyên tắc thành lập và thiết kế lưới
Trước khi thiết kế mạng lưới GPS cần phải thu thập các tài liệu sau:
-

Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn nhất đã có trong khu vực xây dựng công trình.
Tài liệu về lưới khống chế mặt bằng và độ cao đã có trong khu đo, kèm theo
báo cáo tổng kết về kỹ thuật thành lập lưới.
9


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện
-

Các tài liệu về địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, giao thông, thuỷ hệ và các
tài liệu liên quan đến quy hoạch phát triển của khu đo.
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 công trình.
Trong lưới GPS giữa các điểm không cần nhìn thấy nhau, nhưng để có thể tăng dày
lưới bằng phương pháp đo truyền thống, mỗi điểm GPS cần phải nhìn thông đến ít
nhất một điểm khác.
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 một 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 quy định nêu trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2 - Quy định về số lượng cạnh trong vòng đo độc lập, tuyến phù hợp đối với
các cấp, hạng lưới GPS
Cấp, hạng

Số cạnh trong vòng đo độc lập
hoặc tuyến phù hợp

II

III

IV

1

2

≤6

≤8

≤ 10

≤ 10

≤ 10

Lưới GPS dùng để khống chế mặt bằng phục vụ thi công và quan trắc chuyển
dịch ngang công trình cần tạo thành các vòng khép có số cạnh không lớn hơn 4.
3. Thiết kế đồ hình lưới
Lưới được thiết kế gồm 7 điểm với hai điểm đã biết trước tọa độ là GPS1,
GPS2, và 5 điểm mới là TC1, TC2, TC3, TC4, TC5.

10

Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Bảng 2.3 – Bảng tọa độ các điểm

11

Tên điểm

X(m)

Y(m)

GPS B1

1807228.748

766659.640

GPS B2

1807424.549

767071.819

TC1

1806129.100

766874.567

TC2

1805879.645

766773.511

TC3

1805719.425

766998.297

TC4

1805757.289

767358.955

TC5

1805935.598

767293.511


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

GPS B2

GPS B1

GPS B3

tc1

tc5
tc2
tc4
tc3

12


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

II.2 Đánh giá độ chính xác
1. Lý thuyết bài toán ước tính lưới
Để xem lưới thiết kế có đáp ứng được yêu cầu về chất lượng hay không. Đối
với lưới GPS cũng vậy, so với dạng truyền thống của lưới khống chế trắc địa thì lưới
GPS có những đặc điểm riêng cần phải có phương pháp ước tính thích hợp để ước tính
độ chính xác của lưới.
Trong định vị tương đối, sử dụng hai máy thu đặt ở hai điểm i và j khác nhau,
quan trắc đồng bộ cùng một nhóm các vệ tinh để xác định vị trí tương đối ΔX, ΔY,
ΔZ hoặc ΔB, ΔL, ΔH giữa hai điểm của vector đường đáy Dij trong hệtọa độ WGS 84. Như vậy, có thể xem ΔX, ΔY, ΔZ là các trị đo trong định vị tương đối, khi ước
tính độ chính xác của lưới thiết kế có thể xem là cách gần đúng là chúng độc lập với
nhau.
Về phương diện mặt bằng, thay vì ΔX và ΔY giữa hai điểm i và j, có thể sử
dụng chiều dài cạnh Dij và góc phương vị được tính từ ΔX, ΔY như trị đo.

Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh Dik:

v Dij = − cosα ij0ξ j − sin α ijoη j + cosα ij0ξ i + sin α ijoη i + l Dij
Phương trình số hiệu chỉnh góc phương vị ỏij

vαij = aijξ i+bijηi − aijξ j − bijη j + lαij

sin α ′′
cos′′α ij
aij = Trong
ρ ′′ đó:ij bij = − ρ
D′′ij
D′′ij

Sai số trung phương chiều dài cạnh và sai số trung phương phương vị cạnh
tronglưới GPS thường được tính theo hai cặp công thức tổng quát như sau:
13


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

2

maDα2=+  aα + (b.D) (mm)
b2
D

2

m0 =

(”)

Trong đó:
-

a là hằng số cố định
b là hệ số tỷ lệ
D là chiều dài cạnh ( tính theo đơn vị km )
a và b được xác định trong máy thu GPS
Từ đó tính sai số của các trị đo và trọng số tương ứng của các trị đo được tính

theo công thức tổng quát:

P

C
m i2

Sai số trung phương của các trị đo tính theo công thức (2.6) được hiểu là sai số
trung phương chiều dài cạnh và phương vị cạnh được đo trong một session.
Hệ phương trình số hiệu chỉnh
V = A.∆x + L
Tính ma trận hệ số của hệ phương trình chuẩn
N = ATPA
Tính ma trận nghịch đảo
Q = N-1 = (ATPA)-1
Ước tính độ chính xác:

14

Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Sai số trung phương của tọa độ xi, yi của các điểm lưới:

m xi = µ Q xi

m y i = µ Q yi

Sai số trung phương vị trí điểm:
m Pi = m x2i + m 2yi = µ Q xi + Q yi

Sai số trung phương của một yếu tố bất kì được tính theo công thức:
Trong đó:

mF 

1
= f T Qf
PF

1
PF
với f là vector hệ số hàm trọng số cần đánh giá

2. Ước tính độ chính xác
Mục đích của việc ước tính độ chính xác: ước tính độ chính xác theo các tiêu
chuẩn kỹ thuật trong quy phạm sau đó so sánh với kết quả đã ước tính với các giá trị
của quy phạm quy định, nếu đạt yêu cầu thì tiến hành chôn mốc và dựng tiêu (nếu có),

sau đó đo mạng lưới đó, nếu không đạt yêu cầu thì tiến hành thiết kế lại.
Nguyên tắc của việc ước tính độ chính xác: khi ước tính độ chính xác người ta
dựa vào nguyên lý số bình phương nhỏ nhất như khi bình sai mạng lưới đó, có điều
kiện khác bình sai là các sai số đo lấy theo quy định về từng cấp hạng lưới. Như ta đã
biết sai số trung phương mF được xác định theo công thức:

15


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

mF = µ

1
PF

Trong ước tính μ và m F được quy định trước, người ta thiết kế lựa chọn đồ hình
lưới và phân bố điểm gốc, yếu tố gốc, số lượng các trị đo thừa để từ đó xác định 1/P F
phù hợp với yêu cầu đặt ra.
Các phương pháp ước tính độ chính xác:
-

Ước tính độ chính xác theo phương pháp lập sẵn ( gần đúng ). Nhìn chung các
công thức lập sẵn đều dựa trên nguyên lý của bài toán bình sai điều kiện đối với
lưới tam giác, còn đối với lưới đa giác người ta lại chủ yếu dựa vào độ chính
xác của vị trí điểm cuối so với điểm đầu, độ chính xác của vị trí điểm yếu trước
và sau bình sai.Nếu là tuyến phù hợp người ta dựa vào vị trí điểm giữa so với

-

điểm đầu.
Ước tính độ chính xác theo phương pháp chặt chẽ: dựa vào nguyên lý số bình
phương nhỏ nhất [pvv] = min. Khi ước tính chặt chẽ người ta dựa trên nguyên
lý của các bài toán bình sai điều kiện hoặc bài toán bình sai gián tiếp. Trong
ước tính do không có trị đo nên chúng ta chỉ có thể tính được các hệ số của hệ
phương trình chuẩn và nghịch đảo ma trận này chúng ta tìm được các giá trị cần
tìm. Trong bình sai gián tiếp ta tìm được QFF còn trong bình sai điều kiện chúng
ta tìm được 1/PF.
Sử dụng phần mềm trắc địa DPServey 2.8 để ước tính lưới : DPSurvey là phần

mềm xử lý số liệu Trắc địa – bản đồ ( ước tính, bình sai, đánh giá độ ổn định mốc lún,
mốc chuyển dịch ngang công trình, chuyển đổi các hệ tọa độ, tính toán xử lý số liệu
đo vẽ chi tiết, các tiện ích thành lập bản đồ, tạo mô hình số địa hình từ đó tự động vẽ
đường đồng mức, vẽ và thiết kế mặt cắt, tính khối lượng đào đắp....). Đây là phần
mềm chuyên dụng để tự động hóa công tác xử lý dố liệu Trắc địa – bản đồ trên máy
tính.
16


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện
Kết Quả Ước Tính Lưới Mặt Bằng Tự Do
Lưới khống chế thi công thủy điện
1 . Tổng số điểm

:7

2 . Số điểm nút

:2

3 . Số điểm mới lập

:5

4 . Số lượng góc đo

:0

5 . Số lượng cạnh đo : 10
6 . Số phương vị đo

: 11, ma=1"

7 . Sai số đo cạnh

: a=5, b=1

mD=+/-sqr(a.a+b.b.ppm)
Tọa độ điểm nút:

Tên
STT
1
2

Điểm

Tọa Độ Điểm
X(m)
1807228.748

1807424.549

B1
B2

Y(m)
766659.640
767071.819

Danh sách cạnh dự kiến sẽ đo:
STT

Điểm đầu

Điểm Cuối

Chiều Dài(m)

mS

mS/S

1

B2

B1

456.3218

0.0050

1:90900

2

B1

TC1

1120.4550

0.0051

1:218700

3

B2

TC1

1310.3803

0.0052

1:253500

4

TC1

TC5

461.4728

0.0050

1:91900

5

TC5

TC2

523.0017

0.0050

1:104000

6

TC1

TC2

269.1470

0.0050

1:53800

7

TC3

TC2

276.0420

0.0050

1:55100

8

TC3

TC4

362.6401

0.0050

1:72300

9

TC4

TC5

189.9395

0.0050

1:38000

10
TC5
B2
1505.3645
Bảng tọa độ các điểm, sai số vị trí điểm và Elip sai số:

0.0052

1:288300

17


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện
ST
T

Tên
điểm

1

TC1

Tọa độ điểm
X(m)
Y(m)
1806129.100
766874.567

Sai số vị trí điểm
Mx
My
0.31
0.36

Mp
0.48

ELIP sai số
A
B
0.36 0.31

F(o)
179.6

2

TC2

1805879.645

766773.511

0.37

0.39

0.53

0.40

0.35

149.1

3

TC3

1805719.425

766998.297

0.44

0.41

0.61

0.47

0.39

145.8

4

TC4

1805757.289

767358.955

0.45

0.43

0.62

0.48

0.40

144.9

5

TC5

1805935.598

767293.511

0.33

0.41

0.53

0.41

0.33

0.35

6

B1

1807228.748

766659.640

0.13

0.19

0.23

0.21

0.10

155.3

7

B2

1807424.549

767071.819

0.13

0.19

0.23

0.21

0.10

155.3

Bảng tương hỗ vị trí điểm:

Điể

m
đầu

Điểm
cuối

B2
B1
B2
TC1
TC5
TC1
TC3
TC3
TC4
TC5

B1
TC1
TC1
TC5
TC2
TC2
TC2
TC4
TC5
B2

Chiều dài
(m)

456.3218
1120.4550
1310.3803
461.4728
523.0017
269.1470
276.0420
362.6401
189.9395
1505.3645

mS
(m)
0.0041
0.0034
0.0033
0.0028
0.0029
0.0025
0.0031
0.0029
0.0033
0.0034

mS/S
1/111100
1/326800
1/402200
1/164300
1/178300

1/107800
1/88700
1/127000
1/57600
1/440900

Phương vị
o
‘
244
35
168
56
188
39
114
47
263
51
202
03
305
28
84
00
339
50
351
31

Kết quả đánh giá độ chính xác:
1. Sai số TP trọng số đơn vị
mo = 1
2. Sai số vị trí điểm yêu nhất (TC4)
mp = 0.0062(m)
3.Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh yếu : (TC4-TC5)
18

"
25.69
27.29
27.58
28.63
30.58
11.59
48.04
24.14
44.02
52.91

mα

M(th)

00.95
00.79
00.63
00.86
00.79
00.95

00.95
00.96
00.99
00.60

0.0046
0.0055
0.0051
0.0034
0.0036
0.0028
0.0034
0.0033
0.0034
0.0055


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

mS/S = 1/57600
4.Sai số trung phương phương vị cạnh yếu : (TC4-TC5)
ma = 0.99”
5. Sai số trung phương tổng hợp hai điểm yếu : (TC5-B2)
M(th) = 0.0055(m)

19


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

CHƯƠNG III: LẬP PHƯƠNG ÁN THI CÔNG LƯỚI

III.1 Dự kiến nhân lực, máy móc
Yêu cầu kỹ thuật đối với máy móc thiết bị:
Việc lựa chọn máy thu GPS được thực hiện theo các quy định trong Bảng 3.1
trong đó các máy thu có thể một hoặc hai tần số, đại lượng đo đều là pha sóng tải.

Bảng 3.1 - Lựa chọn máy thu GPS
Cấp, hạng
Hạng mục

Độ chính xác
biểu
trưng, mm

Số máy thu đo
đồng bộ

Hạng

Hạng

Hạng

Cấp

Cấp

II

III

IV

1

2

Nhỏ hơn

Nhỏ hơn

Nhỏ hơn

Nhỏ hơn

Nhỏ hơn

hoặc bằng

hoặc bằng

hoặc bằng

hoặc bằng

hoặc bằng

5 + 2 x 10-6D

5 + 2 x 10-6D

5 + 2 x 10-6D

5 + 2 x 10-6D

10 + 2 x 10-6D

≥3

≥3

≥2

≥2

≥2

Khi quan trắc GPS ở các cấp hệ số suy giảm độ chính xác vị trí không gian ba
chiều PDOP của các cấp hạng lưới GPS phải nhỏ hơn 6, (quy định số vệ tinh lớn hơn
hoặc bằng 6).
Trong trắc địa công trình, đo GPS không cần đo các yếu tố khí tượng nhưng nên
ghi lại tình trạng thời tiết như: Nắng, râm, mát, có mây hoặc trời quang ...
20


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp, hạng, phải phù hợp với quy định
được nêu trong Bảng 3.2.

Bảng 3.2 - Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp, hạng

Hạng mục

Góc cao của
vệ tinh (0)

Phương
pháp đo
Đo tĩnh
Tĩnh nhanh

Số lượng vệ
tinh quan trắc
dùng được

Đo tĩnh

Số lần đo lặp
trung bình tại
trạm

Đo tĩnh

Tĩnh nhanh

Tĩnh nhanh

Thời gian quan Đo tĩnh

trắc: Độ dài
thời gian thu
Tĩnh nhanh
tín hiệu ngắn
nhất (min)
Tần suất thu
tín hiệu (s)

Đo tĩnh
Tĩnh nhanh

Cấp, hạng
Hạng II

Hạng III

Hạng IV

Cấp 1

Cấp 2

≥ 15

≥ 15

≥ 15

≥ 15

≥ 15

-

-

-

-

-

≥4

≥4

≥4

≥4

≥4

-

≥5

≥5

≥5

≥5

≥2

≥2

≥ 1,6

≥ 1,6

≥ 1,6

-

≥2

≥ 1,6

≥ 1,6

≥ 1,6

> 90

≥ 60

≥ 45

≥ 45

≥ 45

≥ 20

≥ 15

≥ 15

≥ 15

10 đến 60

10 đến 60

10 đến 60

10 đến 60

10 đến 60

-

-

-

-

-

Có thể dùng một số loại máy thu ở Việt Nam hiện nay khá phổ biến như sau để
đo lưới: 4000 SE, 4000 ST, 4600 LS , 4000 SSE, 4000 SST, 4800 LS.của hãng
Trimble Navigation (Mỹ). Ngoài ra còn có của các hãng khác như Ashtech (Mỹ),
Leica (Thụy Sĩ), Sercel (Pháp)…
Tính năng kỹ thuật của một số máy thu GPS được đưa ra trong bảng:
Bảng 3.3 - Tính năng kĩ thuật của một số máy thu GPS
21


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện
Ký hiệu
máy

Tên hãng
nước SX

Tầm hoạt
động

Sai sô
phương vị

Loạimáy
Tần sốthu

Trimble
Mĩ
Trimble
Mĩ
Trimble

Mĩ

SSTP
Đokhoảng
cách
±( 5mm +
1ppm)
±( 5mm +
0.5ppm)
±( 5mm +
0.5ppm)

GPS
4600LS
GPS
4800LS
GPS
5700LS

≤ 10

±( 1” + 5/D)

≥ 10

±( 1” + 5/D)

≥ 10

±( 1” + 5/D)

tần
L1
2 tần
L1, L2
2 tần
L1, L2

GPS R7

Trimble
Mĩ

±( 5mm +
0.5ppm)

≤ 10

±( 1” + 5/D)

3 tần
L1, L2,
L2C

Dự kiến dùng 4 máy thu GPS để đo trong 3 ca đo, nhân lực 5 người, đo trong 1 ngày.
III.2 Dự kiến thời gian
Lập kế hoạch đo
Trước khi tiến hành đo cần sử dụng phần mềm PLAN hoặc QUICK PLAN để
lập lịch đo và cần lập bảng dự báo các vệ tinh có thể quan sát được. Trong bảng có: Số
hiệu vệ tinh, độ cao vệ tinh và góc phương vị, thời gian quan sát tốt nhất để quan sát

nhóm vệ tinh tốt nhất, hệ số suy giảm độ chính xác vị trí không gian ba chiều. SV lớn
hơn hoặc bằng 6. Khi xung quanh điểm đo có nhiều địa vật che chắn phải lập lịch đo
theo điều kiện che chắn thực tế tại các điểm đo.
Tọa độ dùng để lập bảng dự báo cho các vệ tinh là độ kinh, độ vĩ trung bình của
khu đo. Thời gian dự báo nên dùng thời gian trung bình khi đo ngắm. Khi khu đo lớn
thời gian đo kéo dài thì cần lập bảng dự báo cho từng phân khu với thời gian đo khác
nhau và dùng lịch vệ tinh quảng bá có tuổi không quá 20 ngày.
Căn cứ vào số lượng máy thu, đồ hình lưới GPS đã thiết kế và bảng dự báo vệ
tinh. Lập bảng điều độ đo ngắm với nội dung: Thời gian đo, số liệu trạm đo, tên trạm
đo, số liệu máy thu ...

22


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Độ dài ca đo không ít hơn 30 min, với điều kiện số vệ tinh quan sát không ít
hơn 6 và PDOP không lớn hơn 5. Thời gian đo có thể kéo dài thêm đối với cạnh dài
hoặc điều kiện thu tín hiệu tại điểm đo không tốt. Thời gian tối thiểu của ca đo nên
tham khảo số liệu ở Bảng 6.
Bảng 6 - Thời gian tối thiểu ca đo
Độ dài cạnh đo

Độ dài thời gian ca đo

Km

min

0 đến1

20 đến 30

1 đến 5

30 đến 60

5 đến 10

60 đến 90

10 đến 20

90 đến 120

Thiết kế ca đo ( Session) là khâu quan trọng để thi công lưới đạt được các yêu
cầu kinh tế - kỹ thuật. Với số lượng điểm đã xác định ( bao gồm các điểm cần xác
định và các điểm khởi tính) tùy thuộc vào số lượng máy thu GPS sử dụng, chúng ta sẽ
có phương án tạo các ca đo phù hợp. Có thể thiết kế ca đo trên sơ đồ ( hay bản đồ) đã
có vị trí sơ bộ của các mốc.
Để tính số ca đo ta sẽ áp dụng theo công thức sau:
n=(m.S)/r
Trong đó:
-

23

S là tổng số điểm trong lưới.
r là số máy thu sử dụng để đo.
m là số lần đặt máy lặp trung bình tại điểm.

Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện

Trong phương án thiết kế lưới ở trên thì đo 3 ca đo, mỗi ca đo trong thời gian
60 phút.
III.3 Phương án xây dựng mốc
1. Chọn điểm và chôn mốc GPS
a. Chọn điểm GPS
Người chọn điểm phải tìm hiểu yêu cầu, mục đích nhiệm vụ, điều kiện tự nhiên
và xã hội của khu đo, dựa vào thiết kế kỹ thuật đã được phê duyệt để tiến hành khảo
sát, chọn điểm lưới GPS ngoài hiện trường.
Vị trí các điểm GPS được chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau:
-

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 toàn khi đo đạc.
Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc lắp đặt máy thu và thao tác khi đo, có

-

khoảng không rộng và góc cao của vệ tinh phải lớn hơn 150.

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 vô tuyến công suất lớn (như tháp truyền

-

hình, trạm vi ba) lớn hơn 200 m và cách xa cáp điện cao thế lớn hơn 50 m.
Đi lại thuận tiện cho đo ngắm.
Cần tận dụng các mốc khống chế đã có nếu chúng đảm bảo các yêu cầu nêu
trên.

Công tác chọn điểm phải tuân theo các quy định sau:
-

Vẽ sơ đồ ghi chú điểm ngay ở ngoài thực địa (kể cả các điểm đã có mốc cũ)
đảm bảo mẫu ghi chú điểm GPS ở Phụ lục A.
24


Trắc Địa Công Trình Giao Thông Và Thủy Lợi-Thủy Điện
-

Tên điểm GPS có thể đặt theo tên làng, tên núi, địa danh, tên đơn vị, công trình.
Khi tận dụng điểm cũ không đổi tên điểm. Số hiệu điểm cần được biên tập tiện

-

lợi cho máy tính.
Khi điểm chọn cần đo nối thuỷ chuẩn, người chọn điểm phải khảo sát tuyến đo

-

thuỷ chuẩn ngoài thực địa và đề xuất kiến nghị.
Khi tận dụng điểm cũ phải kiểm tra tính ổn định, sự hoàn hảo, tính an toàn và
phù hợp với các yêu cầu của điểm đo GPS.

b. Chôn mốc
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 tông lót.
Mốc có thể đúc sẵn bằng bê tông cốt thép theo quy cách trong quy phạm hiện
hành của Nhà nước rồi đem chôn, hoặc có thể đúc ở hiện trường, hoặc có thể lợi dụng
nền đá, nền bê tông khoan gắn thêm dấu mốc ở hiện trường.
Đất dùng để chôn mốc GPS phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý, người
đang sử dụng đất cần làm thủ tục chuyển quyền sử dụng đất và làm các thủ tục uy
quyền bảo quản mốc.
Các tài liệu phải bàn giao sau khi chọn điểm chôn mốc:
-

Ghi chú điểm GPS.
Sơ đồ lưới chọn điểm GPS.
Hồ sơ cho phép sử dụng đất và giấy bảo quản mốc trắc địa.
Tổng kết công tác kỹ thuật chọn điểm, chôn mốc.

2. Dấu mốc GPS các cấp và sơ đồ chôn mốc
Kích thước tính bằng milimét

25