Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác lưới khống chế mặt bằng thi công công trình thủy điện thành lập bằng công nghệ gps

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ VĂN LIỆU

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC
LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH
THUỶ ĐIỆN THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ VĂN LIỆU
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC
LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH
THUỶ ĐIỆN THÀNH LẬP BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

Chuyên nghành: Kỹ thuật Trắc địa
Mã số: 60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Lê Đức Tình

HÀ NỘI - 2014


1

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2014
Tác giả

Lê Văn Liệu


2

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………….

1

MỤC LỤC…………………………………………………………….

2

DANH MỤC CÁC BẢNG……………………………………............

..................
DANH MỤC CÁC HÌNH…………………………………………….

4

MỞ ĐẦU……………………………………………………………..

6

CHƢƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG……………………...

9

1.1. Đặc điểm kết cấu cơng trình thủy điện……………………….....

9

1.2. u cầu độ chính xác bố trí hạng mục cơng trình thủy điện…….

13

1.3. Đặc điểm thành lập lƣới khống chế thi công 1 số cơng trình thủy

14

5

điện tại Việt Nam…………………………………………………….
CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS

19

THÀNH LẬP MẠNG LƢỚI THI CÔNG THỦY ĐIỆN……… ……
2.1. Tổng quan về công nghệ GPS…………………………………...

19

2.2. Ứng dụng GPS thành lập lƣới khống chế thi công thủy điện……

29

2.3. Ƣớc tính độ chính xác lƣới khống chế thi cơng thành lập bằng

35

công nghệ GPS …………………………………………….............
2.4. Một số biện pháp nâng cao hiệu quả công nghệ GPS trong thành

37

lập lƣới thi cơng thủy điện………………………………………….
CHƢƠNG 3: TÍNH CHUYỂN TỌA ĐỘ GPS VỀ HỆ TỌA ĐỘ
THI CƠNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN…………………………
3.1. Xác lập hệ tọa độ thi cơng cơng trình thủy điện……………….

45

3.2. Kỹ thuật tính chuyển tọa độ giữa các hệ quy chiếu..................

48

3

3.3. Quy trình tính chuyển tọa độ về tọa độ thi cơng cơng trình…

53

CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG

55

CHẾ THI CƠNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN CHI KHÊ
……….
4.1. Giới thiệu về cơng trình thủy điện Chi Khê…………………

55

4.2. Thiêt kế lƣới thi cơng cơng trình thủy điện Chi Khê ……….

56

4.3. Thực nghiệm xử lý số liệu GPS……………………………..

61

4.4. Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ cơng trình……………

65

KẾT LUẬN……………………………………………….....…….

70

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………….. …………

71

PHỤ LỤC…………………………………………………………

72


4

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 4.2:

Bảng 1.1: Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục cơng trình
thủy điện…………………………………………………………..

14

Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật của lƣới khống chế thi công……….

16

Bảng 2.1 : Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS……...

22

Bảng 2.2: Quan hệ giữa PDOP và chất lƣợng điểm quan sát……..

28

Bảng 4.1: Cấp hạng lƣới cơng trình thủy điện Chi Khê…...............

57

Bảng 4.2: Kết quả ƣớc tính sai số vị trí các điểm lƣới………..…..

59

Bảng 4.3: Kết quả toạ độ sau bình sai khi Fix 1 điểm GPS-01……

63

Bảng 4.4: Kết quả toạ độ sau bình sai khi Fix 1 điểm GPS-03……

64

Bảng 4.5: Kết quả toạ độ sau bình sai khi Fix 2 điểm ……………

64

Bảng 4.6: Bảng các tham số tính chuyển………………………….

65

Bảng 4.7: Bảng thành quả tọa độ tính chuyển…………………….

66

Bảng 4.8: Bảng toạ độ các điểm trƣớc tính chuyển……………….

66

Bảng 4.9: Bảng kết quả các tham số tính chuyển…………………

67

Bảng 4.10: Bảng thành quả toạ độ tính chuyển…………………...

67

Bảng 4.11: Bảng số liệu khởi tính…………………………………

68

Bảng 4.12: Bảng thành quả toạ độ bình sai………………………..

68

Bảng 4.13: Bảng đánh giá độ lệch toạ độ điểm……………………

68

5

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Tuyến đập cơng trình thủy điện………………………..

9

Hình 1.2: Đƣờng ống áp lực và nhà máy thủy điện………………...

10

Hình 1.3: Hồ chứa nƣớc cơng trình thủy điện……………………..

11

Hình 1.4: Tuyến đập và nhà máy thủy điện………………………..

12

Hình 1.5: Bản vẽ mốc khống chế thi cơng cơng trình thủy điện…...

16

Hình 1.6: Hình ảnh mốc khống chế thi cơng cơng trình thủy điện

17

Hình 2.1: Cấu trúc của hệ thống GPS………………………………

19

Hình 2.2: Vệ tinh GPS……………………………………………...

20

Hình 2.3: Một số loại máy GPS hiện đại…………………………...

22

Hình 2.4: Nguyên lý định vị tuyệt đối trong đo GPS………………

23

Hình 2.5: Nguyên lý định vị tƣơng đối trong đo GPS……………...

24

Hình 2.6: Sai số do hiện tƣợng đa tuyến…………………………...

27

Hình 2.7: Một số hình thức liên kết lƣới GPS…………………….

34

Hình 3.1: Chiếu cạnh đo lên mặt Elipxoid…………………………

46

Hình 3.2: Ngun lý tính chuyển tọa độ Hermet…………………...

51

Hình 4.1: Sơ đồ lƣới khống chế thủy điện Chi Khê ……………….

57

Hình 4.2: Giao diện của trƣơng trình Trimble Business Center……

61

Hình 4.1: Sơ đồ quy trình sử lý số liệu bằng phần mềm TBC 2.70..

62


6

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là đất nƣớc đang phát triển lên nhu cầu sử dụng năng lƣợng
để cơng nghiệp hóa hiện đại hóa là rất lớn. Cùng với sự phát triển của đất
nƣớc thì ngày càng có nhiều cơng trình sản xuất điện đƣợc xây dựng để đáp
ứng nhu cầu về năng lƣợng. Nƣớc ta có nhiều sơng suối cùng với đặc điểm
của một đất nƣớc nƣớc nhiệt đới gió mùa mƣa nhiều, nguồn nƣớc dồi dào nên
tiềm năng thủy điện của nƣớc ta là rất phong phú. Đầu tƣ vào thủy điện là một
ƣu tiên phát triển của ngành điện lực vì thủy điện sẽ tạo ra lƣợng điện giá rẻ
và không gây ô nhiễm mơi trƣờng. Ngày càng có rất nhiều cơng trình thủy
điện đƣợc xây dựng ở các vùng miền của đất nƣớc nhƣ: khu vực Tây Bắc, khu

vực Tây Nguyên, khu vực miền Trung.
Hiện nay việc ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa đã rất phổ biến
đặc biệt là việc ứng dụng cơng nghệ GPS vào mục đích thành lập lƣới khống
chế thi cơng các cơng trình thủy điện. Với sự phát triển của khoa học công
nghệ đã giúp cho khả năng ứng dụng công nghệ GPS ngày càng cao, các phần
mềm xử lý số liệu ngày càng đƣợc cải tiến và đáp ứng đƣợc các yêu cầu đa
dạng của thực tế sản xuất.
Sử dụng công nghệ GPS để xây dựng lƣới khống chế thi cơng cơng
trình thủy điện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn vì đã giúp tiết kiệm
thời gian sản xuất, giảm bớt chi phí nhân cơng khắc phục đƣợc những khó
khăn về địa hình.
Vì vậy việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ
chính xác lưới khống chế mặt bằng thi cơng cơng trình thủy điện thành lập
bằng cơng nghệ GPS” là rất cần thiết góp phần giải quyết đƣợc những khó
khăn nêu trên.


7

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Khảo sát đặc điểm ứng dụng, các phƣơng pháp đo GPS và các biện
pháp bảo đảm hiệu quả và độ chính xác trong q trình thành lập lƣới khống
chế thi cơng các cơng trình thuỷ điện.
- Nghiên cứu các biện pháp nâng cao hiệu quả công nghệ GPS trong
thành lập lƣới thi cơng cơng trình thuỷ điện nhƣ cơng tác chọn điểm, thiết kế
lƣới, tổ chức đo đạc, xử lý nâng cao kết quả đo cạnh và tính tốn bình sai.
- Khảo sát công tác xử lý số liệu GPS: Phƣơng pháp và quy trình tính
tốn bình sai lƣới, tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ cơng trình.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật liên quan đến việc ứng dụng công

nghệ GPS để thành lập lƣới khống chế mặt bằng phục vụ thi cơng cơng trình
thủy điện.
- Nghiên cứu nội dung xử lý số liệu lƣới khống chế thi công thành lập
bằng công nghệ GPS.
4. Nội dung nghiên cứu
Trong luận văn đã đề xuất và xác định các nội dung nghiên cứu chủ yếu
nhƣ sau:
- Thu thập, nghiên cứu các tài liệu liên quan đến ứng dụng công nghệ
GPS trong trắc địa cơng trình, độ chính xác và các tiêu chuẩn trong xây dựng
thủy điện. Thu thập các số liệu thực tế từ việc xây dựng lƣới khống chế thi
công tại các cơng trình thuỷ điện.
- Xây dựng quy trình thiết kế, tổ chức đo đạc và xử lý số liệu GPS trong
thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình thuỷ điện.
- Thực nghiệm ứng dụng GPS trong thành lập lƣới khống chế thi cơng
cơng cơng trình thủy điện Chi Khê.


8

5. Phương pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp thống kê: thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin và tài
liệu liên quan.
- Phƣơng pháp phân tích: sử dụng các cơng cụ tiện ích, phân tích có
lơgíc các tƣ liệu, số liệu hiện có làm cơ sở giải quyết các vấn đề đặt ra.
- Phƣơng pháp so sánh: tổng hợp các kết quả, so sánh đánh giá và đƣa
ra các kết luận chính xác về vấn đề đặt ra.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lƣới khống chế thi cơng cơng
trình thuỷ điện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn, cho phép tiết kiệm
đƣợc thời gian sản xuất, giảm bớt chi phí, nhân cơng, khắc phục đƣợc những

khó khăn về địa hình.
7. Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm: Mở đầu, 4 chƣơng, phần kết luận đƣợc trình bày
trong 72 trang với 18 hình và 17 bảng.
Luận văn này đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn của Thầy giáo
TS. Lê Đức Tình. Tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo
hƣớng dẫn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này. Xin chân
thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ mơn Trắc địa cơng trình, các thầy cơ
giáo trong khoa Trắc địa trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất đã trang bị cho tơi
những kiến thức bổ ích, giúp đỡ tơi trong q trình học tập và trong thời gian
thực hiện luận văn tốt nghiệp.


9

Chương 1
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG
1.1. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN
Các cơng trình thủy điện đƣợc xây dựng để tận dụng nguồn tài nguyên
thủy năng và dự trữ nƣớc vào việc giải quyết vấn đề năng lƣợng của đất nƣớc.
Các cơng trình thủy điện thƣờng là các cơng trình lớn của quốc gia, có mức
đầu tƣ lớn thời gian chuẩn bị và thi công kéo dài nhiều năm với nhiều hạng
mục, cấu trúc phức tạp, đa dạng địi hỏi sự kết hợp của nhiều ngành. Ngồi ra
các cơng trình thủy điện thƣờng đƣợc xây dựng ở những khu vực vùng núi có
chênh cao lớn khó khăn cho việc giao thơng.

Hình 1.1: Tuyến đập cơng trình thủy điện
Các cơng trình thủy điện đƣợc phân loại nhƣ sau:
- Nhà máy thủy điện sau đập: các nhà máy thủy điện kiểu này có đập
đƣợc xây ở gần nhà máy nhƣ: thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu ,thủy

điện Tuyên Quang…..


10

- Nhà máy có đƣờng dẫn: nhà máy đƣợc xây dựng theo phƣơng pháp
này thì có đập và nhà máy đƣợc bố trí cách xa nhau, nƣớc đƣợc dẫn qua hầm
dẫn hoặc kênh để vào nhà máy nhƣ: thủy điện Yaly, thủy điện Thƣợng
KonTum, thủy điện Hủa Na……

Hình 1.2: Đƣờng ống áp lực và nhà máy thủy điện
Cấu trúc của một cơng trình thủy điện gồm các hạng mục chủ yếu là hồ
chứa nƣớc, cụm cơng trình chính và các cơng trình phụ trợ.
1.1.1. Hồ chứa nước
Hồ chứa nƣớc có tác dụng cung cấp nƣớc cho nhà máy phát điện, điều
tiết nƣớc cắt lũ cho vùng hạ lƣu khi lũ lụt đồng thời cung cấp nƣớc tƣới tiêu
khi mùa khô. Các thông số của hồ chứa nƣớc bao gồm: diện tích lƣu vực,
dung tích hồ chứa, mực nƣớc dâng bình thƣờng, mực nƣớc chết….. Hồ chứa
nƣớc thƣờng có dung tích rất lớn khi xả có thể gây ngập lụt khu vực hạ lƣu vì


11

vậy các nhà máy thủy điện cần có quy trình vận hành hợp lý đảm bảo lợi ích
hài hịa nhƣng không làm ảnh hƣởng đến cuộc sống của ngƣời dân xung
quanh.

Hình 1.3: Hồ chứa nƣớc cơng trình thủy điện
1.1.2. Cơng trình chính
Đây là hạng mục quan trọng nhất của cơng trình thủy điện, cơng trình

chính bao gồm hai tổ hợp hạng mục quan trọng là:
- Cụm cơng trình đầu mối gồm đập dâng và đập tràn. Đập dâng đƣợc
thiết kế có nhiều loại tùy thuộc vào điều kiện địa chất và các yếu tố thực tế
của từng cơng trình. Các loại đập bê tông thƣờng đƣợc áp dụng cho thủy điện
là: đập bê tông trọng lực, đập đất đá đổ, đập bê tông đầm lăn, đập bê tông bản
mặt…
Đập tràn gồm có loại đập tràn tự do và đập tràn có điều khiển đóng mở


12

bằng cáp hay kích thủy lực.
- Cụm cơng trình tuyến năng lƣợng bao gồm: kênh dẫn nƣớc, đƣờng
hầm dẫn nƣớc, tuyến đƣờng ống áp lực, tháp điều áp, nhà máy thủy điện,
kênh xả sau nhà máy. Trong cụm cơng trình này thì các hạng mục đƣờng hầm
dẫn nƣớc, nhà máy thủy điện, tuyến đƣờng ống áp lực là quan trọng và khó
thi cơng nhất.

Hình 1.4: Tuyến đập và nhà máy thủy điện
1.1.3. Cơng trình phụ trợ
Hạng mục này gồm có các cơng trình chủ yếu nhƣ sau:
Các cơng trình phụ trợ phục vụ cho thi công và vận hành nhƣ: hệ thống
điện, hệ thống nƣớc, nhà xƣởng, kho vật tƣ thiết bị, bãi để ngun vật liệu,
các cơng trình phục vụ giao thơng liên lạc….
Các cơng trình phục vụ cho làm việc và sinh hoạt của cán bộ công nhân
viên nhƣ: nhà quản lý vận hành, văn phòng, nhà ở, bệnh viện, trạm xá….


13

1.2. YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC BỐ TRÍ HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH
THỦY ĐIỆN
Cơng tác đƣa tim các trục chính cơng trình từ bản vẽ thiết kế ra thực địa
là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế. Các điểm tim tuyến cơng trình chỉ đƣợc đo
đạc định vị ngồi thực địa khi có cơ sở gốc là các điểm lƣới khống chế thi
công. Số lƣợng các điểm tim tuyến do chủ nhiệm đề án yêu cầu, có tham khảo
ý kiến của kỹ sƣ chính và chủ nhiệm địa hình cơng trình.
Trong cơng tác định vị tim tuyến các trục chính thì việc bố trí tim các
tuyến đập dâng, đập tràn có yêu cầu độ chính xác cao nhất với sai số tuyến
theo chiều dọc: mx, chiều ngang: my
Từ đó tính đƣợc sai số vị trí điểm theo cơng thức:
mp = mx2 my2

(1.1)

Độ chính xác của các điểm tim tuyến phụ thuộc vào 2 yếu tố là sai số
số liệu gốc: mg (sai số của điểm khống chế thi công), sai số bố trí do đo đạc:
mbt do vậy có thể viết:

mP2

mg2 mbt2

(1.2)

K là hệ số suy giảm độ chính xác khi đó:

mg

mbt

K

(1.3)

mg2 (1 K 2 )

(1.4)

Thay vào cơng thức (1.2) sẽ có:
mP2

Suy ra:
mg

mP
(1 K 2 )

Nhƣ vậy độ chính xác của lƣới phải thỏa mãn công thức (1.5)

(1.5)


14

Bảng 1.1: Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục cơng trình thủy
điện (Theo quy định 4389/CN-EVN-TĐ ngày 26/8/2005 của Tổng công ty
điện lực Việt Nam ).
Sai số bố trí
Hạng mục cơng trình

Sai số vị trí điểm

Hướng

Hướng

dọc

Ngang

1. Đập dâng, đập tràn

1-2

1-2

1.4 - 2.8

2. Tuyến năng lƣợng

2-5

2-5

2.8 - 7.1

3. Trục các tổ máy

1-5

1-5

1.4 - 7.1

1. Đập tràn

5

5

7.1

2. Kênh, tuyến năng lƣợng

7

7

9.9

1-5

1-5

1.4 - 7.1

(cm)

I. Cơng trình cấp I, II

II. Cơng trình cấp III, IV, V

3. Nhà máy

1.3. ĐẶC ĐIỂM THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ THI CƠNG MỘT SỐ
CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN TẠI VIỆT NAM
1.3.1. Đặc điểm lưới khống chế thi cơng cơng trình thủy điện
Lƣới khống chế thi cơng là mạng lƣới trắc địa đƣợc phát triển trên khu
vực xây dựng. Đây là mạng lƣới chuyên dùng đƣợc thành lập trong giai đoạn
thi cơng nhằm đảm bảo độ chính xác bố trí tổng thể, bố trí chi tiết và đo vẽ
hồn cơng các hạng mục cơng trình.
Các mạng lƣới trắc địa đƣợc xây dựng trƣớc đây trong thời kỳ khảo sát
khơng đáp ứng đƣợc những u cầu về độ chính xác cũng nhƣ mật độ điểm
cho giai đoạn thi công. Bởi vậy, trên khu vực xây dựng cơng trình đầu mối
cần thành lập các mạng lƣới trắc địa chuyên dụng mà độ chính xác của chúng
phụ thuộc chủ yếu vào cấp hạng của cơng trình đầu mối. Lƣới khống chế thi


15

công là cơ sở để đƣa tim tuyến các hạng mục cơng trình ra thực địa, để bố trí
các cơng trình bằng bê tơng, để lắp đặt các cấu kiện và thiết bị máy móc cơng
trình. Vì vậy mạng lƣới khống chế cần đƣợc đo đạc với độ chính xác cao, các
điểm của lƣới đƣợc đặt tại vị trí ổn định và tồn tại lâu dài trong suốt quá trình
thi cơng cơng trình.
Lƣới khống chế thi cơng cơng trình thủy điện thƣờng có các cạnh ngắn
(0.5-1.5 km), thơng thƣờng khi thiết kế lƣới sẽ bố trí trọng tâm của lƣới ở phía
hạ lƣu, nơi sẽ xuất hiện nhiều đối tƣợng xây dựng, các điểm của lƣới đƣợc bố
trí gần các trục cơ bản của cơng trình nếu có thể thì có một cạnh gần trùng với
trục đập.

Do vậy mạng lƣới khống chế thi công đƣợc thiết kế thỏa mãn yêu cầu:
- Kích thƣớc và đồ hình của mạng lƣới khống chế thi công phải đƣợc
thiết kế và xây dựng phù hợp với kích thƣớc thực tế và điều kiện thực tế của
từng cơng trình thủy điện.
- Hệ tọa độ của mạng lƣới khống chế thi công phải phù hợp với hệ tọa
độ đã dùng ở giai đoạn khảo sát thiết kế cơng trình.
- Trong suốt q trình thi cơng cơng trình cần tiến hành đo đạc kiểm tra
và bảo dƣỡng định kỳ hệ thống mốc khống chế nhằm đảo bảo độ ổn định của hệ
thống mốc loại bỏ những mốc bị dịch chuyển, không đƣợc phép tiếp tục sử
dụng.
1.3.2. Phân cấp lưới tam giác thủy công
Cấp hạng lƣới khống chế thi cơng cơng trình thủy điện phụ thuộc vào
cấp thiết kế và tính chất, đặc điểm của từng cơng trình. Trong trong trƣờng
hợp chung, cấp lƣới khống chế thi công cơng trình thủy điện và các tiêu chuẩn
kỹ thuật của loại lƣới này đƣợc đƣa ra trong bảng (1.2).


16

Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật của lƣới khống chế thi cơng
Cơng suất

Sai số

Sai số

Cấp hạng

Chiều dài

Sai số đo

lưới

cạnh (km)

góc (’’)

I

0.5 - 1.5

1.0”

3.5”

1: 200000

50 - 300

II

0.3 - 1.0

1.5”

5.0”

1: 150000

<50

III

0.2 - 0.8

2.0”

5.5”

1: 50000

nhà máy
(MW)
300

khép tam tương đối
giác (’’)

cạnh yếu

1.3.3. Mốc khống ch thi cụng cụng trỡnh

55 110

55
110

Lỗ hình côn
trên

16 dứơi

18

ống thoát nứơc
PVC
40

55

1

2000

1

220

230
400

1000

220

1670

150

150

i=3%

1000

300

300

1000

ống thép
L

55

từơng xây

Láng vữa xi măng
M75 dày tb=3 cm
Bê tông M50 dày 10 cm
Đất tự nhiên

100

55 110

cắt 1-1

trụ xây 220x220

200

400
230

D
100

mặt bích

18

bản vẽ thiết kế mốc tam giác thủy công

3 14 CII
L=1700

110

1000

1000

55

bê tông M150
55

55

1670
110

2000

cắt 1-1

110

Mặt bằng hố mốc
ghi chú:
1. Từơng xây gạch M75 vữa xi măng M50
2. Trát từơng vữa xi măng M50 dày 1,5 cm.

Hỡnh 1.5: Bn v mc khng chế thi cơng cơng trình thủy điện
Mốc khống chế của lƣới khống chế thi công đƣợc thiết kế là mốc định
tâm bắt buộc hình trụ vững chắc, việc thi cơng xây dựng các mốc này phải
điện
tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật trong bản vẽ kết cấu do Tổng công ty điện lực
Việt Nam quy định. Mốc thiết kế gồm có 3 phần:
- Phần đế: đƣợc chơn chìm dƣới mặt đất 1m đƣợc đổ bê tơng M150 có


17

kích thƣớc 1m x1m x1m
- Phần thân: là phần ống thép (Φ220mm) dài 0,5m đƣợc nối với với
khối bê tông dƣới mặt đất bằng các đoạn thép Φ20mm, bao quanh bên ngồi
là lớp bê tơng M200 dày 5cm.

- Mặt mốc: đƣợc thiết kế định tâm bắt buộc để đặt đế máy và bảng
ngắm nhằm giảm sai số định tâm.

Hình 1.6: Mốc khống chế thi cơng cơng trình thủy điện
2.2. Phân bố mốc khống chế thi cơng
Mốc phải đƣợc bố trí ở những nơi có tầm bao quát lớn, thuận tiện cho
cơng tác bố trí các hạng mục cơng trình, chọn trên nền đất ổn định ngoài khu
vực đào đắp của cơng trình, tránh khu vực lún, trƣợt lở…
Đối với các cơng trình thủy điện đập bê tơng có độ cao lớn thì cần bố
trí mốc khống chế ở những độ cao khác nhau để thuận lợi cho công tác thi


18

cơng cơng trình.
Tại các hạng mục cơng trình thủy điện địi hỏi độ chính xác rất cao
nhƣ: đập bê tơng, đập tràn, đƣờng hầm, nhà máy nên bố trí mốc có mật độ dày
hơn phải đảm bảo thuận tiện cho cơng tác đo đạc. Nếu điều kiện địa hình cho
phép thì các mốc nên đặt sao cho các cạnh của lƣới gần trùng với các trục của
các hạng mục quan trọng.


19

Chương 2
KHẢO SÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS
THÀNH LẬP MẠNG LƯỚI THI CÔNG THỦY ĐIỆN
2.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
2.1.1. Giới thiệu về công nghệ GPS
Hệ thống GPS là hệ thống định vị toàn cầu dựa trên nguyên tắc đo

khoảng cách và đo thời gian (Global Positionning System) đƣợc quân đội Mỹ
thực hiện vào những năm 1970. Nhờ có hệ thống GPS mà việc xác định tọa
độ trong không gian và tốc độ của các đối tƣợng đƣợc giải quyết nhanh
chóng, chính xác trên phạm vi tồn cầu trong bất kỳ thời điểm nào. Ở Việt
Nam công nghệ GPS đã có mặt từ đầu những năm 90 của thế kỷ trƣớc, chủ
yếu đƣợc nghiên cứu ứng dụng để thành lập lƣới tọa độ quốc gia và lƣới địa
chính cơ sở. Trong những năm gần đây, công nghệ GPS đã đƣợc nghiên cứu
và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của trắc địa.

Hình 2.1: Cấu trúc của hệ thống GPS
Hệ thống GPS đƣợc chia thành 3 phần: đoạn không gian, đoạn điều
khiển và đoạn sử dụng.


20

2.1.1.1. Đoạn không gian
Đoạn không gian bao gồm 24 vệ tinh chuyển động trên 6 quỹ đạo gần
tròn với chu kỳ là 718 phút, ở độ cao cách mặt đất khoảng 20.200 km. Các
quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo của trái đất một góc 55 . Với sự
phân bố vệ tinh nhƣ vậy lên trong bất kỳ thời gian nào và bất cứ vị trí nào trên
trái đất cũng có thể quan sát đƣợc ít nhất 4 vệ tinh.

Hình 2.2: Vệ tinh GPS
Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ
bản là fo= 10.23MHz.Tần số này là tần số chuẩn nguyên tử với độ chính xác
cỡ 10 12 từ tần số cơ sở fo sẽ tạo ra các tần số sóng tải L1, L2 và L5. Các vệ
tinh GPS sử dụng C/A-code, P-code,Y-code và M-code phục vụ cho các mục
đích khác nhau.
C/A-code là code thơ, cho phép sử dụng rộng rãi tín hiệu này mang tần

số thấp (1,023MHz), tƣơng ứng với bƣớc sóng cỡ 293m và đƣợc lặp lại sau
mỗi mili giây. Mỗi vệ tinh phát đi C/A-code, Code này đƣợc tạo bởi một
chuỗi các chữ số 0 và 1 đƣợc sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên.


21

P-code là code chính xác, điều biến cả sóng tải L1 và L2 có độ dài cỡ
1.014 bite và là code tựa ngẫu nhiên. Tín hiệu của P-code có tần số đúng bằng
tần số chuẩn (10,23 MHz), tƣơng ứng với bƣớc sóng 29,3m. Code này đƣợc
tạo bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1 sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên.
2.1.1.2. Đoạn điều khiển
Đoạn điều khiển là một hệ thống điều khiển hoạt động (OCS) bao gồm
một trạm điều khiển trung tâm (MCS) đặt tại căn cứ không quân Mỹ ở
Colorado Spring và một số trạm theo dõi (MS) điều khiển mặt đất (GCS).
Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ thu nhận tất cả các số liệu giám
sát vệ tinh từ các trạm theo dõi MS để tính tốn quỹ đạo vệ tinh và các tham
số đồng hồ vệ tinh. Kết quả xử lý tại trạm trung tâm đƣợc chuyển tới các
trạm điều khiển mặt đất GCS để chuyển lên vệ tinh.
Các trạm theo dõi MS đƣợc phân bố quanh trái đất đó là các trạm, mỗi
trạm theo dõi đƣợc trang bị đồng hồ nguyên tử tiêu chuẩn và máy thu GPS để
liên tục đo khoảng cách giả đến các vệ tinh có thể quan sát đƣợc.
Nhờ có trạm giám sát phân bố trên tồn cầu sẽ xác định đƣợc chính xác
các tham số quỹ đạo vệ tinh và sự biến đổi của chúng theo thời gian nhờ đó
các lịch vệ tinh đƣợc xác định chính xác hơn.
2.1.1.3. Đoạn sử dụng
Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín
hiệu GPS để thu tín hiệu vệ tinh phục vụ cho các mục đích khác nhau nhƣ dẫn
đƣờng trên biển, trên khơng, trên đất liền, và phục vụ cho công tác đo đạc ở
nhiều nơi trên thế giới. Hiện nay đã có nhiều thiết bị có khả năng đo tức thời

nhƣng máy thu phổ biến nhất là máy thu đa kênh cùng với đó là các phần
mềm xử lý số liệu đo.
Hiện nay các thiết bị phục vụ cho công tác trắc địa gồm 2 nhóm máy là
loại máy thu 1 tần số (L1) và các máy thu 2 tần số (L1,L2).


22

Bảng 2.1: Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS
Hãng sản
Sai số
Tầm hoạt
Loại máy
xuất
khoảng cách động(Km)
GPS
4600LS
GPS
4800LS

Trimble
Mỹ
Trimble
Mỹ

GPS
5700LS
GPS R7

Sai số

phương
vị

Loại máy
thu
1 tần
L1,L2
2 tần
L1,L2

5mm+1 ppm

10

1”+5/D

5mm+0.5ppm

10

1”+5/D

Trimble
Mỹ

5mm+0.5ppm

10

1”+5/D

2 tần
L1,L2

Trimble
Mỹ

5mm+0.5ppm

10

1"+5/D

3 tần
L1,L2,L3

Một số loại máy thu GPS hiện đại ở Việt Nam:

Máy thu Trimble R7 và anten

Máy Trimble 4600LS

Máy Trimble R3

`
Hình 2.3: Một số loại máy GPS hiện đại


23

2.1.2. Các phương pháp định vị GPS
Trong định vị bằng các vệ tinh chủ động bao gồm hai nguyên lý là định
vị tuyệt đối (absolute) và định vị tƣơng đối (relative).
2.1.2.1. Định vị tuyệt đối
Định vị tuyệt đối là xác định vị trí tuyệt đối của điểm quan sát trong hệ
tọa độ trái đất. Trong định vị tuyệt đối sử dụng máy thu GPS để xác định tọa
độ không gian của điểm quan sát trong hệ tọa độ WGS-84. Tọa độ đó có thể
là tọa độ vng góc khơng gian (X,Y,Z), hoặc tọa độ trắc địa (B,L,H). Hệ tọa
độ WGS-84 là hệ tọa độ cơ sở của hệ thống GPS với các thông số của
ellipxoid nhƣ sau:
a = 6378137; b = 6356752
Độ dẹt: 1/α = 298.257223563
Độ lệch tâm: e = 0.081819190843

Hình 2.4: Nguyên lý định vị tuyệt đối trong đo GPS
Tọa độ của của các điểm đo GPS đƣợc xác định theo nguyên tắc giao
hội không gian bằng cách sử dụng các khoảng cách giả từ các vệ tinh đã biết