Do an tốt nghiệp ngành trắc địa : Thiết kế lưới đo cao phục vụ thi công các công trình tại Khu Công Nghệ Cao Láng – Hòa lạc

Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa
LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước. Xây dựng các
khu công nghiệp, nhà máy ngày càng phát triển về quy mô cũng như mức độ hiện
đại. Trong xây dựng các công trình giao thông cầu đường.... trắc địa đóng vai trò
rất quan trọng và là đầu tầu tiên phong trong mọi công trình từ khảo sát, thiết kế,
thi công và sử dụng công trình.
Một trong những phần việc quan trọng và không thể thiếu của công tác trắc địa là
thành lập lưới khống chế độ cao phục vụ đo vẽ khảo sát thi công. Việc thành lập
lưới độ cao là công việc gắn liền với công tác trắc địa. Nhưng để thành lập lưới
khống chế có độ chính xác cao khả thi và tối ưu về kỹ thuật cũng nhu vấn đề kinh
tế là điều cực kỳ quan trọng. Vì vậy :
Em đã được giao đề tài của đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế lưới đo cao phục vụ thi
công các công trình tại Khu Công Nghệ Cao Láng – Hòa lạc” đặt ra.
Kĩ thuật thành lâp lưới khống chế độ cao hạng IV
Nội dung Đồ án được trình bày với bố cục như sau:
+ Chương I :

Giới thiệu chung

+ Chương II :

Thiết kế phương án kĩ thuật

+ Chương III :

Tổ chức thực hiện

Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện, được sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo Phạm Quốc Khánh em đã hoàn thành được đồ án. Song do năng lực chuyên
môn còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế không nhiều nên đồ án không tránh khỏi
những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các
bạn để đồ án ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!
Hà nội ,ngày 3 tháng 2 năm 2016
Sinh viên thực hiện:
Hoàng Văn Phong
1


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Chương 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ LƯỚI ĐỘ CAO
1.1.KHÁI NIỆM VỀ LƯỚI ĐỘ CAO

1.1.1. Định nghĩa về lưới độ cao nhà nước
1.1.2. Đinh nghĩa về lưới đô cao kỹ thuật
1.1.3. Mục đích thành lập lưới độ cao
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO
1.2.1. Phương pháp đo cao hình học
1.2.2. Phương pháp đo cao thủy tĩnh
1.2.3. Phương pháp đo cao lượng giác
Chương 2

THÀNH LẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI ĐỘ CAO HẠNG IV
2.1. THIẾT KẾ LƯỚI ĐỘ CAO
2.1.1.Khái niệm về lưới độ cao
2.1.2.Phân loại và phát triển
2.2. THIẾT KẾ MỐC VÀ LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
2.2.1.Thiết kế mốc cở sở
2.2.2.Thiết kế lưới khống chế độ cao
2.2.3 Phương án đo đạc và xử lý số liệu lưới độ cao
2.2.4 Ước tính độ chính xác của lưới
2.3 PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MỐC CƠ SỞ
2.3.1.Phương pháp kostekhel
2


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

2.3.2. Phương pháp trernhikov
2.3.3.Phương pháp phân tích tương quan
2.3.4.Phương pháp bình sai lưới tự do
2.4 BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO.
2.4.1 Khái niệm về lưới trắc địa tự do
2.4.2 Cơ sở lý thuyết của bình sai tự do
2.4.3. Bình sai lưới độ cao tự do
3.1.2. Đặc điểm kết cấu công trình
3.1.3. Dự kiến về yêu cầu đối với công tác đo lún
3.2. THIẾT KẾ LƯỚI

3.2.1. Thiết kế mốc
3.2.2. Thiết kế kỹ thuật
3.2.3. Ước tính lưới
3.4. THIẾT KẾ CÔNG TÁC ĐO ĐẠC
3.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU

3.5.1. Đánh giá chất lượng đo đạc ngoại nghiệp qua các chu kỳ đo
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

3


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG
1.1. Khái niệm về lưới độ cao
Lưới độ cao là lưới xác định vị trí độ cao của các điểm khống chế lấy nó
làm chỗ dựa để xác đinh vị trí độ cao của các điểm trong khu đo lập bản đồ và bố
trí công trình có 2 loại lưới độ cao:
+ Lưới độ cao nhà nước
+ Lưới độ cao kỹ thuật
1.1

.1. Lưới độ cao nhà nước

Lưới độ cao nhà nước là lưới khống chế về độ cao thống nhất trên toàn quốc,

là cớ sở để xác định độ cao phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội, quốc
phòng và nghiên cứu khoa học ở việt nam. Lưới phát triển từ độ chính xác cao
đến độ chính xác thấp trong lưới độ cao nhà nước có 4 cấp hạng lưới I, II, III, IV.
Lưới độ cao hạng I và II là hệ thống độ cao thống nhất trong toàn quốc, là cơ sở
cho nghiên cứu khoa học và phát triển các lưới độ cao hạng III, IV.
Lưới độ cao quốc gia lấy mực nước biển trung bình quan trắc nhiều năm tại
trạm nghiệm triều Hòn Dấu ( Đồ Sơn, Hải Phòng) làm mực chuẩn “0” về độ cao.
Độ cao trong lưới quốc gia được tính theo hệ thống chuẩn độ cao.
1.1.2. Lưới độ cao kỹ thuật
Là lưới được phát triển từ độ chính xác thấp đến độ chính xác cao. Lưới
khống chế độ cao kỹ thuật được phát triển từ lưới khống chế độ cao nhà nước.
4


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Lưới khống chế độ cao kỹ thuật cùng với lưới khống chế mặt bằng khu vực và
lưới khống chế đo vẽ sẽ tạo ra hệ thống cơ sở trắc địa chính để đo vẽ bản đồ tỷ lệ
vừa và lớn lưới khống chế độ cao kỹ thuật còn để xây dựng lưới khống chế độ
cao đo vẽ.

1.1.3. Mục đích thành lập lưới
Lười khống chế độ cao thành lập trên khu vực xây dựng công trình là cở sở
trắc địa cho phục vụ đo vẽ cong trình, cho thi công các công trình và cho quan
trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Lưới độ cao trắc địa công trình, có thể
được lập theo các dạng sau: Phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn,
phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn,phương pháp thủy chuẩn tĩnh.

Chính vì mục đích thành lập như trên, nên các lưới độ cao trắc địa cong trình
cũng có đặc điểm khác so với lưới độ cao nhà nước:
Thứ nhất cấp hạng lưới khống chế độ cao được quy định phụ thuộc vào diện tích
khu vực xây dựng công trình.
Thứ hai lưới độ cao phục vụ đo vẽ địa hình công trình thì lưới độ cao trắc địa
cong trình được phát triển dựa trên các điểm lưới độ cao nhà nước theo nguyên
tắc tổng quát đến chi tiết.
Thứ ba : để thi công công trình, lưới độ cao cần phải xây dựng tùy thuộc vào đặc
điểm và yêu cầu của từng loại công trình .
Thứ tư : so với lưới nhà nước thì mật độ điểm của lưới trắc địa công trình phải
dày hơn do đó chiều dài được rút ngắn.
1.1.4. Yêu cầu nhiệm vụ
-Yêu cầu : Lưới thủy chuẩn phải đảm bảo các quy phạm về xây dựng và đo vẽ
bản đồ địa hình của bộ tài nguyên và môi trường điểm quy định, Các điểm mốc
của lưới phải đảm bảo vững chắc, được thiết kế trên các mép đường lớn, mép
làng và phải đảm bảo yếu tố thông hướng.
5


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

-Nhiệm vụ :
+ Thu thập , nghiên cứu các tài liệu, tư liệu, trang thiết bị máy móc kĩ thuật, khảo
sát khu đo.
+ Các điểm lưới khống chế phải đặt ở nơi có nền đất ổn định, hướng ngắm thông
suốt.
a. Nhiệm vụ kỹ thuật.

b. Khái quát về công trình, điều kiện tự nhiên và chế độ vận hành.
c. Sơ đồ phân bố mốc khống chế và mốc kiểm tra.
d. Sơ đồ lưới độ cao.
e. Yêu cầu độ chính xác
f. Phương pháp và dụng cụ đo.
g. Phương pháp chỉnh lý kết quả đo.
h. Sơ đồ lịch cho công tác đo.
i. Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí.
1.2. Các phương pháp đo cao
1.2.1.Nguyên tắc chung
Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy
chuẩn. Để đạt độ chính xác cao trong quan trắc lún côn trình, chiều dài tia ngắm từ
điểm đặt máy đến điểm mia được hạn chế đáng kể (không vượt quá 25–30m), do
đó được gọi là phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn.
Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểmlà phương pháp đo cao từ
giữa và phương pháp đo cao phía trước.
Phương pháp đo cao từ giữa: Đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai điểm AB, tại
hai điểm A và B đặt hai mia (Hình 1.1), chênh cao giữa hai điểm A, B được xác
định theo công thức:
hAB= a – b

(1.1)
6


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trước.

b

a

B

A
Dt

Ds

Hình 1.1 Trạm đo cao hìnhhọc
a1

b2

b1 a 2

B

A

Hình 1.2 Tuyến đo cao hình học
Phương pháp đo cao phía trước: đặt máy thủy chuẩn tại một điểm, còn điểm
kia đặt mia, khi đo chênh cao giữa điểm đặt máy và điểm đặt mia tính theo công
thức:
hAB = i – l

(1.2)

Máy móc và dụng cụ đo
Thiết bị dùng trong do lưới khống chế độ cao bao gồm có các loại máy thủy
chuẩn như: H-05, NI002, Ni004, Ni007, SDL 3 và các máy có độ chính xác tương
đương. Tùy thuộc vào độ chính xác của các công trình cụ thể để chọn máy cho
phù hợp
Mia được sử dụng trong thành lập lưới khống chế độ cao gồm có mia invar
thường hoặc mia invar chuyên dùng có kích thước ngắn( chiều dài từ 1,5 đến 2m)
7


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

nếu là thủy chuẩn số thì dùng mia invar với mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng
cự hỗ trợ như nhiệt kế,cóc mia,ô che. Trước mà sau mỗi chu kỳ đo máy và mia
phải kiểm tra đúng quy trình quy phạm khi đo.
-

Một số loại máy dùng trong thành lập lưới độ cao.

1.3.a Máy thủy chuẩn điện tử SDL 30 và mia

8


Đồ án tốt nghiệp

Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

1.3.b Máy topcon TD-E1

1.3.c Máy Ni 004
Hình 1.3 Một số loại máy thủy chuẩn
Một số hình ảnh máy thủy chuẩn
Mia sử dụng trong đo cao là mia invar thường hoặc mia invar mã vạch
chuyên dùng có kích thước ngắn ( chiều dài mia từ 1,5 – 2m) nếu là thủy chuẩn
số thì dùng mia mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ khác như nhiệt kế,
cóc mia, ô che nắng. Trước và sau chu kỳ đo, máy và mia phải được kiểm nghiệm
theo đúng quy định trong quy phạm đo cao.

9


Đồ án tốt nghiệp
Chất

a.

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Mia invar thường
b.Mia invar mã vạch
Hình 1.4 Một số loại mia sử dụng trong đo cao

Phương pháp đo cao hình học có thể đạt độ cao chính xác rất cao, những nghiên

cứu lý thuyết và thực nghiệm đã xác định rằng: với máy thủy chuẩn Ni004, sai số
trung phương đo chênh cao trên 1 trạm đo cao có thể đạt được giá trị thể hiện qua
công thức:
Trong đó
D: khoảng cách từ máy đến mia
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Khi thành lập lưới độ cao bằng phương pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia
ngắm ngắn cần phải tuân thủ các tiêu chi kỹ thuật sau:
Bảng 3: chỉ tiêu kỹ thuật
TT
1
2
3

Chỉ tiêu kỹ thuật
Chiều tia ngắm
Chiều tia ngắm,m
Chênh lệch khoảng
cách từ máy đến
mia
- Trên 1 trạm
đo
- Tích lũy trên

HẠNG I

HẠNG II

HẠNG III

0,8

0,5

0,3

0,4m

1,0m

2m

2,0m

4,0 m

5m

10


Đồ án tốt nghiệp
Chất
4
5
6

Trường Đại Học - Mỏ Địa
trạm đo.
Chênh lệch chênh

cao đo trên trạm
mm
Chênh lệch chênh
cao giữa 2 tuyến đi
về
Sai số khép giới
hạn

0,5m
(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

Các nguồn sai số ảnh hưởng chủ yêu tới kết quả đo
-

Sai số do máy và mia
• Sai số do trục ống ngắm và trục ông thủy dài khi chiếu lên mặt
phẳng đứng không song song với nhau (gọi là sai số góc i).
• Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên
trục quang học(sai số điều quang) đề làm giảm các sai số trên ta
dùng phương pháp đo cao thủy chuẩn từ giữa. Tức là đặt máy thủy

chuẩn giữa hai mia sao cho chênh lệch khoang cách từ máy tới 2 mia
trong giới hạn cho phép.
• Sai số do khắc vạch trên bộ đo cực nhỏ.
• Sai số vạch trên mia không chính xác.
• Sai số do ông thủy tròn không song song với trục đứng của mia ở vị
trí thẳng đứng.
• Sai số do cong mia.

Để làm giảm ảnh hưởng của sai số này t dùng phương pháp đo cao hình hóc
ở giữa, tức là đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảng cách
từ máy đến mia trước va mia sau nằm trong giới hạn cho phép.
-

Sai số do điều kiện ngoại cảnh.
• Do ảnh hưởng của độ cong trái đất đểlàm giảm ảnh hưởng của sai số
này thì khi đo cần đặt máy sao cho khoăng cách mia trước và mia sau
đến máy ở giới hạn cho phép.
• ảnh hưởng của triết quang : Để làm giảm ảnh hưởng của sai số này
cần chọn thời điểm đo thích hợp và bố tri trạm đo cao cho tia ngắm
không đi qua lớp không khí ở sát mặt đất.
• Sai số do người đo
11


Đồ án tốt nghiệp
Chất
•
•
•
•

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Sai số thô( do đọc nhầm số).
Sai sô do kẹp vạch trên mia.
Sai số do ước đọc trên bộ đo cực nhỏ
Sai số do cân máy, dụng mia

Các sai số này được giảm đáng kể khi sử dụng máy có bộ tự cân bằng và máy
thủy chuẩn điện tử.

Bảng 4 : Quy định sai số khép đường khép vòng độ cao theo cấp hạng
Vùng

Cấp hạng
I

Ghi
chú
II

III

IV

L tính
bằng
km

Địa hình bàng

phẳng
trung
bình dưới 15
trạm/1km
Địa hình dốc
nui (trung bình
trên
15trạm/1km)
Do ảnh hưởng của triết quang: để giảm ảnh hưởng của sai số này cần chọn thời
điểm thích hợp và bố trí trạm máy sao cho tia ngắm không đi qua lớp không khí
dưới đất.
-

Sai số do người đo
12


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Nhóm sai số liên quan đến người gồm có sai số làm trùng bọt thủy dài và sai số
đọc trên bộ đo cực nhỏ, các sai số này được giảm đáng kể khi sử dụng máy có bộ
tự cân bằng và máy thủy chuẩn điện tử.
Để xác định chênh cao giữa các điểm người ta đưa trục ngắm của ống kính máy
thủy chuẩn về vị trí nằm ngang và đọc số trên các mia dựng ở các điểm đo. Có 2
cách để đo chênh cao giữa 2 điểm mia là đo thủy chuẩn từ giữa và đo thủy chuẩn
phía trước.
1.2.2. Phương pháp đo cao thủy tĩnh

Phương pháp đo cao thủy tĩnh được áp dụng để quan trác lún của nền kết cấu xây
dựng trong điều kiện rất chật hẹp không thể dựng máy, dựng mia được.
Đo cao thủy tĩnh được dựa trên định luật thủy lực là “Bề mặt chất lỏng
trong các bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang (vuông góc phương dây dọi)
và có cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng như khối
lượng chất lỏng trong bình”.
Dụng cụ đo thủy tĩnh là một hệ thống gồm ít nhất 2 bình thông nhau N 1, N2
(Hình 1.3). Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N 1 tại A, bình N2 tại B (đo
thuận). Hoặc ngược lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A.
N1

N2
s1

d1

N2

s1

t1

d1

N1
t1

d2
A

d2
A

hAB

hAB

B

B

a)-Vị trí đo thuận

b)- Vị trí đo đảo

Hình 1.4. Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thủy tĩnh
Khi đo thuận, chênh cao hAB giữa hai điểm A, B được tình theo công thức:
13


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

h AB = (d1 − s1 ) − (d 2 − t1 )

(1.2)
Trong đó:
s1, t1: số đọc trên thanh số tại các bình N1, N2 tương ứng

d1, d2: khoảng cách từ vạch “0” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình.
Từ (1.2) ta có:
h AB = (t1 − s1 ) + (d1 − d 2 )

(1.3)
Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức:
h AB = (t 2 − s 2 ) − (d1 − d 2 )

(1.4)
Hiệu (d1 - d2) được gọi là sai số MO của máy, khhi chế tạo cố gắng làm cho
MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất (MO → O). Lần lượt lấy tổng và hiệu các công
thức (a), (b) sẽ xác định được chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:
h AB =

(t1 − s1 ) + (t 2 − s 2 )
2

14


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

(1.5)
Và sai số MO:
MO =

(t1 − s1 ) − (t 2 − s 2 )

2

(1.6)
Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh là
các sai số do điều kiện ngoại cảnh. Vì vậy trong quá trình đo phải áp dụng các
biện pháp sau để giảm ảnh hưởng của sai số này.
-

Lựa chọn tuyến đo có gradien nhiệt độ thấp, tức là chọn tuyến đo có sự
thay đổi ít nhất về nhiệt độ và môi trường.

-

Lưạ chọn chất lỏng trong ống dẫn giữa các bình thông nhau.

-

Tính số hiệu chỉnh kết quả đo do sự thay đổi nhiệt độ, áp suất dọc theo
ống dẫn.

-

Thực hiện đọc số đồng thời trên các máy thủy tĩnh để làm giảm ảnh
hưởng của sự giao động chất lỏng trong bình thông nhau.

1.2.3. Phương pháp đo cao lượng giác
Trong những điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo cao
hình học và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì áp dụng phương pháp đo
cao lượng giác tia ngắm ngắn, không quá 100m.
Máy kinh vĩ dùng trong phương pháp này có độ chính xác cao như Theo

010, wild T2, T1, T2 và các máy có độ chính xác tương đương.
15


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Trong đo cao lượng giác, chênh cao giữa trục quay của ống kính máy kinh
vĩ và điểm ngắm trên mia được tính theo công thức:
h = lctgZ

(1.1)
Trong đó:

l

- khoảng cách nằm ngang từ tâm máy đến mia, được đo trực

tiếp hoặc được tính theo công thức:
l =b

sin Z1 . sin Z 2
sin(Z 1 − Z 2 )

(1.2)
Trong trường hợp

l

được tính theo công thức (1.1) thì khi đó phải ngắm hai

điểm trên mia để có hai góc thiên đỉnh
Khoảng cách

b

Z1 , Z 2

giữa hai điểm ngắm mia phải được xác định chính xác.

Phương pháp này có thể được thay thế cho đo cao hình học. Tuy nhiên
phương pháp này mất tương đối nhiều công sức vào việc đánh dấu điểm.
Ngoài ra còn bị ảnh hưởng bởi chiết quang.

S

l

v
D

i

B

hAB

HìnhA 1.5 Đo cao lượng giác

Ưu điểm chính của phương pháp đo cao lượng giác là khả năng đo được
chênh cao lơn trên một trạm máy, tuy nhiên do còn hạn chế về độ chính xác nên
16


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

đo cao lượng giác chỉ được áp dụng trong những trường hợp có yêu cầu độ chính
xác quan trắc không cao hoặc thuận tiện cho đo cao hình học.
Để đảm bảo độ chính xác đo cao lượng giác trong quan trắc độ lún công
trình cần áp dụng một loạt biện pháp nhằm giảm ảnh hưởng từ các nguồn sai số
cơ bản khi thao tác đo đạc ngoại nghiệp.
-

Hạn chế chiều dài tia ngắm từ máy đến tiêu đo. Trong trường hợp nên khống
chế chiều dài tia ngắm dưới 100m.
Chọn thời điểm và phương pháp đo thích hợp để giảm ảnh hưởng chiết
quang.
Nâng cao độ chính xác đo chiều dài, góc thiên đỉnh, chiều cao máy và chiều
cao tia ngắm.
CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP VÀ ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH
XÁC CỦA LƯỚI ĐỘ CAO
2.1 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
2.1.1 Khái niệm về lưới khống chế độ cao
Lưới độ cao là lưới xác định vị trí độ cao của các điểm khống chế lấy nó làm

chỗ dựa để xác đinh vị trí độ cao của các điểm trong khu đo lập bản đồ và bố trí
công trình. Tùy theo yêu cầu chính xác và tác dụng khống chế của nó ta có thể
phân thành: lưới độ cao nhà nước, lưới độ cao kỹ thuật và lưới độ cao đo vẽ.
Lưới không chế độ cao là lưới đô cao tập hợp các điểm độ cao ngoài thực
địa có độ cao H được xác định 1 cách chính xác để làm cơ sở cho quá trình đo vẽ
bản đồ, mặt cát địa hình, bố trí công trình và nghiên cứu khoa học.. nước ta dùng
kết quả quan sát mực nước biển trung bình tại trạm Nghiệm triều Hòn dấu để xác
định độ cao ở điểm gốc Đồ sơn hải phòng.
2.1.2 Phân loại và sơ đồ phát triển
Lưới độ cao thi công trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp là cơ sở
độ cao cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. Thông thường điểm
khống chế độ cao thi công được đặt trùng với điểm khống chế mặt bằng, điều đó
tạo yêu cầu cao hơn đối với ổn định của các mốc khống chế. Ngoài ra mốc độ cao
thi công còn có thể gắn trên các cột, bệ móng máy hoặc móng của công trình đã
17


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

xây dựng và đi vào ổn định. Lưới khống chế độ cao được thành lập dưới dạng độ
cao hạng III, IV, đối với khu vực có diện tích rộng cần lập thêm vòng thủy chuẩn
hạng II.
Dựa vào độ chính xác người ta chia lưới khống chế độ cao được chia thành
các loại như sau:
-Lưới độ cao nhà nước
-Lưới độ cao kỹ thuật
- Lưới độ cao đo vẽ

Lưới độ cao nhà nước được phân làm 4 cấp hạng: I, II, III, IV. Lưới độ cao hạng I
và II là hệ thống độ cao thống nhất trong toàn quốc, là cơ sở cho nghiên cứu khoa
học và phát triển các lưới độ cao hạng III, IV.
Lưới độ cao hạng II được thành lập ở khu vực rộng có chu vi lớn hơn 40km,
chiều dài giữa các điểm nút không lớn hơn 10km.
Lưới thủy chuẩn hạng II được tăng dầy bởi các tuyến hạng III, chiều dài giữa
các tuyến các hạng III được bố trí giữa các điểm hạng II không vượt quá 15 km .
Chiều dài giữa các điểm nút không quá 5 km.
Tuyến thủy chuẩn hạng IV tăng dầy cho lưới hạng III, chiều dài tuyến bố trí
giữa các điểm hạng II và III. Chiều dài tuyến giữa các điểm nút không vượt quá
1-3 km. Các điểm hạng IV cách nhau 400-500m ở khu vực xây dựng và 1 km ở
khu vực chưa xây dựng.
Lưới khống chế độ cao kỹ thuật:
Lưới khống chế độ cao kỹ thuật được phát triển từ lưới khống chế độ cao
nhà nước. Lưới khống chế độ cao kỹ thuật cùng với lưới khống chế mặt bằng khu
vực và lưới khống chế đo vẽ sẽ tạo ra hệ thống cơ sở trắc địa chính để đo vẽ bản
đồ tỷ lệ vừa và lớn lưới khống chế độ cao kỹ thuật còn để xây dựng lưới khống
chế độ cao đo vẽ.
Lưới khống chế độ cao đo vẽ là lưới khống chế cấp cuối cùng để chuyển độ
cao cho điểm mia. Cở sở để phát triển lưới độ cao đo vẽ là các điểm khống chế độ
18


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

cao nhà nước và các điểm khống chế độ cao kỹ thuật. Các điểm lưới của đo vẽ,
đường chuyền toàn đạc đều là các điểm khống chế độ cao đo vẽ.

Bảng 1: Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lưới độ cao
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Chiều dài mia ngắm (m)
Sai số trung phương trên
1 km đường đo
- Ngẫu nhiên
- Hệ thống

Hạng I
50

Hạng II
65

Hạng III
75

Hạng IV
100

±0.5
mm
±0.05
mm

±0.5 mm
±0.4 mm

±0.5

mm

±0.5 mm

Sai số khép cho phép
trong đường đo ( L là
chiều dài đường đo tính ±3 mm
±5 mm
mm
bằng km)
Chiều dài lớn nhất của
tuyến
- Giữa các điểm gốc
40
15
- Giữa các điểm nút
10
5
Khoảng cách lớn nhất
giữa các mốc
-Khu vực xây dưng
2
0.2
Khu vực chưa xây dựng
5
0.8
Bảng 2 : Chiều dài tối đa đường cao độ theo cấp hạng (km)

mm

4
2
0.2÷0.5
0.5÷2

Vùng
Giữa điểm tựa với điểm

II
270

Đồng bằng
III
IV
65-75
16-20
19

Trung du, núi
II
III
IV
500
200
100


Đồ án tốt nghiệp
Chất
tựa

Giữa điểm tựa với điểm
nút
Giữa điểm nút với điểm
nút

Trường Đại Học - Mỏ Địa

150

40-45

9-15

-

150

75

110

25-30

6-10

-

100

50

2.2. Thiết kế mốc và lưới khống chế độ cao
2.2.1. Thiết kế mốc
- Khái niệm mốc cơ sở
Mốc cơ sở là mốc độ cao có thiết kế đặc biệt có độ ổn định cao được chôn
chìm ở những vị trí quan trọng cách nhau trên 1 khoảng cách quy định trên đường
độ cao cung cấp số liệu gốc để xác định cao độ của các mốc. Mốc cơ sở cần thoả
mãn các yêu cầu sau:
- Giữ được độ cao ổn định trong suốt quá trình đo và trong quá trình sử dụng
- Cho phép kiểm tra một cách tin cậy độ ổn định của các mốc khác.
- Cho phép dẫn độ cao đến các mốc khác một cách thuận lợi.
Mốc thường : là mốc độ cao được thiết kế chôn cách nhau 3 đến 6km tùy theo
điều kiện địa hình trên tất cả các đường độ cao hang I, II, III, IV.
Điểm nút là điểm giao của ít nhất 3 đường độ cao cùng hạng.
Điểm tựa là độ cao hạng cao và cùng hạng đã có từ trước mà điểm đầu hoặc điểm
cuối của đường độ cao nối đo vào.
2.2.2. Thiết kế lưới độ cao trong thành lập lưới độ cao
Để đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định độ cao,
cần thành lập một mạng lưới liên kết các mốc đọ cao nhà nước và mốc cơ sở
trong một hệ thống thống nhất.
1. Lưới khống chế độ cao
Lưới khống chế độ cao cơ sở bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết toàn
bộ các điểm mốc độ cao cơ sở.
20


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

a. Kiểm tra đánh giá độ ổn định các điểm mốc.
b. Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu kỳ đo.
Thông thường sơ đồ lưới được thiết kế trên mặt bằng công trình sau khi đã khảo
sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa. Vị trí đặt và kết cấu mốc phải lựa
chọn cẩn thận sao cho mốc được bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc đo nối đến
công trình, đặc biệt cần chú ý sự ổn định của mốc trong suốt quá trình đo và sử
dụng sau này ,mốc cơ sở được đặt nơi thông thoáng địa chất tốt và gần các công
trình.
Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lượng trạm đo
hoặc chiều dài đường đo trong mỗi tuyến, trong điều kiện cho phép cần cố gắng
tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lượng đo chênh cao, đồng
thời bảo đảm tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lưới.
Để xác định cấp hạng đo và hiện ước tính để xác định sai số đo chênh cao trên
một trạm hoặc 1km chiều dài tuyến đo. So sánh số liệu này với chỉ tiêu đưa ra
trong quy phạm để xác định cấp hạng cần thiết.
2.2.3. Phương án đo đạc và xử lý số liệu lưới độ cao
1

Phương án đo đạc.
Phương án đo đạc dùng phương pháp đo cao hình học
a. Đo lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng IV nhà nước
Đo lưới bằng phương pháp đo cao hình học hạng IV nhà nước, được tiến

hành bằng phương pháp kết hợp đo hai chiều : đo đi và đo về, bằng máy đo cao
có độ chính xác cao loại

H1

và máy tự động cân bằng loại SOKIA SDL 30 của

Nhật Bản hoặc các máy có độ chính xác tương đương.
Đối với các máy đo cao mới nhận ở xưởng về hoặc các máy mới sửa chữa thì
trước khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực
21


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

địa theo những nội dụng của quy phạm. Máy và mia đang dùng để đo lưới độ cao
thì không được sử dụng vào việc khác.
Khi đo lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học tùy theo cấp hạng lưới
thì sử dụng loại máy khác nhau nếu như đo lưới hang IV thì sử dụng mia đi kèm
với máy tùy loại máy sủ dụng , trong đó có hai thang chia vạch, sự xê dịch của
một vạch tương ứng với vạch khắc là

2.5mm

. Chiều dài của mia là

mia phải có ống nước trong với giá trị độ khắc là
chia của các vạch trên mia có thể là

5mm

hoặc

10 ÷ 12"

10mm

trên

2mm

1m ÷ 3m

. Trên

. Giá trị khoảng

.

Trước khi bắt đầu công việc đo lưới cần thiết phải kiểm tra mia nhằm đảm
bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng, ống
thủy của mia phải hoàn hảo. Khi đo lưới người cầm mia phải chú ý quan sát các
điều kiện sau:
- Đế mia phải tuyệt đối sạch.
- Người cầm mia phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh của
người đo. Khi di chuyển phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập.
- Mia và ống thủy tròn của mia phải được đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng
đứng khi đo. Không được xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo.
- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu
sáng.
- Mia được dựng im trên mốc, người cầm mia đọc tên của mốc. Không có
hiệu lệnh của người đo, mia không được rời khỏi mốc. Trong thời gian giải lao
cần bảo quản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia và tường, khi đo

xong để mia trong phòng khô ráo và trong hòm riêng. Trên một mốc đo trong các
chu kỳ đo khác nhau chỉ nên sử dụng một mia.
Trình tự thao tác trên một trạm đo gồm các công việc sau:
22


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

- Đặt chân máy: chân máy thủy chuẩn đặt trên trạm khi đo phải được thăng
bằng không được nghiêng lệch, hai chân của máy được đặt song song với đường
đo, chân thứ ba cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân của chân máy
phải ở trong những điều kiện giống nhau.
- Lắp máy vào chân bằng ốc nối.
- Cân bằng bọt thủy theo ống thủy gắn trên máy. Độ lệch của bọt thủy tối đa
là hai vạch khắc của ống thủy.
Việc tính toán ghi chép số đọc trên mia được thực hiện theo các chương trình
ghi ở bảng sau:
c

Tc

Tp

c

Sc

Sp

Trong đó :
Sc

là số đọc trên thang chính mia sau ( ký hiệu là

Sp

Sc

Sp

là số đọc trên thang phụ mia sau ( ký hiệu là
Tc

c

Tc

)

Tp

là số dọc trên thang phụ mia trước ( ký hiệu là

T

)

là số đọc trên thang chính mia trước ( ký hiệu là

Tp

S

)

là chữ viết tắt của từ sau
là chữ viết tắt của từ trước
là chữ viết tắt của từ thang chính

p

là chữ viết tắt của từ thang phụ

23

)


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Khi đo độ lún bằng một mia và đặt trên nền đất cứng thì nên sử dụng chương
trình II.
Chiều dài của tia ngắm không vượt quá 25 m. Chiều cao của tia ngắm so với
mặt đất hay so với mặt trên của chướng ngại vật không được nhỏ hơn 0.8 m.

Trong những trường hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có
chiều dài tia ngắm không vượt quá 15 m thì được phép thực hiện việc ở độ cao tia
ngắm là 0,5 m.
Công việc đo ngắm chỉ được phép thực hiện trong điều kiện hoàn toàn thuận
lợi và hình ảnh của các vạch khắc trên mia rõ ràng, ổn định.
Trước khi bắt đầu những công việc đo ngắm 15 phút, cần đưa máy ra khỏi
hòm đựng để tiếp nhận nhiệt độ môi trường. Trong trường hợp phải chuyền qua
các lỗ hổng, cửa sổ…thì đường kính các lỗ hổng, cửa sổ tối thiểu là 0.5 m. Không
nên đặt máy ở nơi ranh giới giữa không khí nóng và lạnh.
Chọn thời gian đo:
- Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc trước khi
mặt trời lặn nửa giờ. Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh từng
hồi, bởi vì lúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác.
- Trong khi đo phải sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia nắng
mặt trời dọi vào máy. Khi di chuyển từ trạm máy này đến trạm khác phải che máy
bằng túi, bao trọng làm bằng vật liệu mịn chuyên dụng.
Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước và mia sau tối đa là 0,4 m.
Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau trong
một tuyến đo (hoặc vòng khép kín) cho phép không được vượt quá 2 m. Khoảng
cách từ máy đến mia được đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thước dây.
Việc bố trí các khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau gần bằng nhau được
thực hiện bằng dây thừng; thước dây hoặc thước thép. Khi góc
24

i

của máy đo


Đồ án tốt nghiệp

Chất
< 4"÷8"

Trường Đại Học - Mỏ Địa

có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước và mia sau

là 0,8 m và tích lũy những chênh lệch khoảng cách trong một tuyến đo hoặc vòng
khép kín là 4 m.
Trên mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay công việc đo. Việc kiểm tra này bao
gồm các công việc sau:
- Tính hiệu số đọc thang chính và thang phụ của mỗi mia. Hiệu số của chúng
phải ở trong giới hạn của hai vạch thang (0,1 mm), khi có sự khác biệt lớn, việc
đo ngắm phải được làm lại.
- Tính các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ của mia trước và
mia sau. Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ
không được lớn hơn 4 vạch chia của bộ đo cực nhỏ 0,2 mm. Khi có sự khác biệt
lớn, việc đo ngắm phải được làm lại.
- Tính toán chênh cao: số khác biệt về chênh cao ở hai vị trí máy cho phép
không hơn 0,2

÷

0,3 mm.

Sau khi thực hiện xong một tuyến đo khép kín, cần phải tính sai số khép vòng
đo. Sai số khép vòng đo không được vượt quá sai số giới hạn cho phép là:
f h = 0.3 n (mm)

Trong đó:

n

là số trạm máy trong tuyến đo cao.

b. Đo lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng II
Đo độ lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng II được tiến bằng
máy đo cao loại

H 1, H 2, NAK 2, Ni004

và các máy đo có độ chính xác tương đương.

Có thể dùng cả loại máy đo cao tự động cân bằng :
25

K 0 Ni − 007