Giáo trình Thực tập trắc địa 1: Phần 1 - TS. Nguyễn Khắc Thời

Chia sẻ: Kien Kien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

410
lượt xem 93
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thực hành trắc địa 1 được biên soạn để đáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập của sinh viên ngành Quản lý đất đai và Khoa học đất đai. Tham khảo nội dung phần 1 của cuốn sách đề củng cố toàn bộ kiến thức đo đạc và thành lập bản đồ địa chính.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thực tập trắc địa 1: Phần 1 - TS. Nguyễn Khắc Thời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TS NGUYỄN KHẮC THỜI (Chủ biên) KS NGUYỄN THỊ THU HIỀN GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRẮC ðỊA 1 Hà nội 2006
Mục lục Lời nói ñầu 3 Chương 1 Máy kinh vĩ 4 1.1 Sơ ñồ cấu tạo máy kinh vĩ 4 1.2 Cấu tạo các bộ phận cơ bản của máy kinh vĩ 5 1.3 ðọc số trong máy kinh vĩ 9 1.4 Phương pháp ngắm chuẩn mục tiêu 10 1.5 Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ 11 1.6 Kiểm nghiệm máy kinh vĩ 12 Chương 2 Máy và mia thuỷ chuẩn 16 2.1 Sơ ñồ cấu tạo máy thuỷ chuẩn 16 2.2 Cấu tạo mia thuỷ chuẩn 17 2.3 Kiểm nghiệm và ñiều chỉnh máy thuỷ chuẩn 17 2.4 Xác ñịnh hằng số K mỗi mia và chênh lệch hằng số cặp mia 21 Chương 3 Các dạng ño cơ bản 22 3.1 ðo góc nằm ngang 22 3.2 ðo chiều dài bằng lưới chỉ chữ thập của ống kính 27 3.3 ðo chênh cao 30 Chương 4 Thiết kế, ño ñạc và bình sai ñường chuyền kinh vĩ 35 4.1 Các dạng ñường chuyền 35 4.2 Nguyên tắc thiết kế ñường chuyền 36 4.3 ðo ñạc ñường chuyền 37 4.4 Tính toán bình sai ñường chuyền 39 4.5 Ví dụ áp dụng 44 4.6 Dựng lưới toạ ñộ vuông góc 51 4.7 Triển ñiểm khống chế trắc ñịa lên bản vẽ 52 Chương 5 ðo vẽ chi tiết bằng phương pháp toàn ñạc 54 5.1 Khái niệm chung 54 5.2 Quy trình ño chi tiết tại một trạm máy 54 5.3 Phương pháp vẽ bản ñồ gốc 58 Tài liệu tham khảo 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 2
Lêi nãi ®Çu Giáo trình thực hành Trắc ñịa 1 ñược biên soạn ñể ñáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập của sinh viên ngành Quản lý ñất ñai và Khoa học ñất. Trong quá trình biên soạn giáo trình này chúng tôi ñã cố gắng trình bày ngắn gọn, dễ hiểu và bám sát giáo trình trắc ñịa dành cho ngành Quản lý ñất ñai ñể giúp sinh viên củng cố toàn bộ kiến thức ño ñạc và thành lập bản ñồ ñịa chính. Nội dung giáo trình thực tập và thực hành gồm 5 chương do TS Nguyễn Khắc Thời làm chủ biên và biên soạn các chương 1, 2, 3, 5. KS Nguyễn Thị Thu Hiền biên soạn chương 4. Giáo trình thực hành là tài liệu học tập chính cho sinh viên chuyên ngành Quản lý ñất ñai và Khoa học ñất hệ chính quy và tại chức, ñồng thời cũng là tài liệu tham khảo tốt cho sinh viên hệ Cao ñẳng của các ngành nói trên. Trong quá trình biên soạn giáo trình này chúng tôi bám sát vào mục tiêu ñào tạo kỹ sư ngành Quản lý ñất ñai và tham khảo nhiều giáo trình Trắc ñịa chuyên ngành tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận ñược nhiều ý kiến ñóng góp quý báu của ñông ñảo các nhà chuyên môn, các bạn ñồng nghiệp và sinh viên ñể kịp thời sửa chữa, bổ sung và hoàn chỉnh trong lần tái bản sau. Hà nội, 19 tháng 3 năm 2006 Các tác giả Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 3
Chương 1 MÁY KINH VĨ 1.1 SƠ ðỒ CẤU TẠO MÁY KINH VĨ 1.1.1. Các bộ phận chính của máy kinh vĩ Máy kinh vĩ bao gồm các bộ phận chính sau ñây (hình 1.1) 1. Bàn ñộ ngang 2. Vòng du xích 3. Ống ngắm 4. Giá ñỡ ống kính 5. Ống thuỷ dài 6. Ốc cân bằng máy 7. Bàn ñộ ñứng H' H' 8. Ốc nối máy L L Hình 1.1 Sơ ñồ cấu tạo máy kinh vĩ 1.1.2. Các hệ trục chính của máy kinh vĩ Các trục chính của máy kinh vĩ ñược mô tả trên hình 1.2, bao gồm: - Trục ñứng VV: là trục quay của máy ñi qua tâm bàn ñộ ngang. - Trục ngắm của ống kính CC. - Trục quay ống kính H'H' - Trục ống thuỷ dài LL ðiều kiện hình học của hệ trục này là: - Trục ñứng VV vuông góc với trục quay ống kính H'H' - Trục ñứng VV vuông góc với trục ống thuỷ dài LL. - Trục ngắm của ống kính CC vuông góc với trục quay của ống kính H 'H' - Trục ống thuỷ dài LL song song với trục quay ống kính H'H' Hình 1.2 Các trục chính của máy kinh vĩ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 4
1.1.3. Những bộ phận cơ bản bên ngoài của máy kinh vĩ quang học. ðể dễ hình dung, trên hình 1.3 mô tả những bộ phận cơ bản bố trí bên ngoài vỏ máy kinh vĩ 2T5K bao gồm: 1. ðế máy 2. Ốc cân máy 3. Hộp bàn ñộ ngang 4. Ống thủy dài 5. Ống thủy tròn 6. Ống kính ngắm 7. Ống kính ñọc số 8. Hộp bàn ñộ ñứng 9. Thước ngắm sơ bộ 10. Quai sách 11. Núm xóa bàn ñộ 12. Ốc hãm và vi ñộng ñứng 13. Ốc hãm và vi ñộng ngang 14. Kính dọi tâm quang học 15. Núm ñặt trị số bàn ñộ 16. Gương phản chiếu ánh sáng Hình 1.3 Máy kinh vĩ 2T5K 1.2. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA MÁY KINH VĨ. 1.2.1. Chân máy, ñế máy và tiêu ngắm. - Chân máy, ñế máy dùng ñể ñặt máy kinh vĩ khi ño ngắm. Chân máy ñược làm bằng gỗ hoặc nhôm (hình 1.4.a) gồm: 1. Chốt hãm ñể thay ñổi chiều cao. 2. Ốc nối máy với chân máy 3. ðế máy làm bằng kim loại nhẹ (hình 1.4.b) Gồm: 4. Lỗ tròn cắm trụ máy 5. Chốt giữ trụ máy 6. Ốc cân bằng máy. a) b) Hình 1.4 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 5
1.2.2. Ống kính ngắm 1. Cấu tạo của ống kính Ống kính ngắm trong các máy trắc ñịa là loại kính viễn vọng cho phép ngắm ñược xa và chính xác. Trong ống kính ngắm ngoài các lăng thấu kính còn gắn ñược một màng kính trong suốt có khắc màng chỉ chữ thập. Cấu tạo của ống kính thể hiện ở hình 1.5. gồm: 1. Ống trụ ngoài 2. Kính vật 3. Vòng ñiều quang 4. Ống trụ trong 5. Thấu kính ñiều quang di chuyển theo trục ngắm ống kính CC 6. Màng chữ thập. 7. Kính mắt Trục ngắm của ống kính phải ñi qua quang tâm của kính vật, kính mắt, kính ñiều quang và giao ñiểm của màng chữ thập. Hình 1.5 Ống ngắm máy kinh vĩ 2. Nguyên lý tạo ảnh trong ống kính. Giả sử có vật AB ñặt cách ống kính một khoảng S (hình 1.6). Khi xoáy vòng ñiều quang (3) thì thấu kính ñiều quang (5) sẽ di chuyển làm thay ñổi khoảng cách giữa kính vật (2) và ảnh thật ab. Khi ab trùng với mặt phẳng của màng chữ thập (6) thì qua kính mắt (7) ta sẽ thấy ảnh ảo a'b' ngược chiều với vật AB nhưng ñược phóng ñại lên nhiều lần. Hình 1.6 Nguyên lý tạo ảnh trong ống kính máy trắc ñịa 1.2.3 Màng chỉ chữ thập Cấu tạo của màng chỉ chữ thập là một tấm kính mỏng trong suốt ñặt trong một khung thép tròn (hình 1.7). Trên tấm kính khắc những ñường chỉ màu ñen sắc nét gọi là lưới chỉ. Có hai dây chỉ cơ bản là chỉ ñứng và chỉ ngang tạo thành chữ thập, giao ñiểm của chúng là ñiểm chuẩn ñể ngắm mục tiêu khi ño. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 6
Ngoài hai chỉ này người ta còn khắc hai dây chỉ ngang ñối xứng gọi là dây ño khoảng cách. Màng chỉ chữ thập ñược liên kết với 4 ốc ñiều chỉnh do ñó nó có thể dịch chuyển ñược. Hình 1.7 Một số kiểu lưới chỉ chữ thập 1.2.4. Ống thuỷ dài. 3 1 L L 2 O Hình 1.8 Ống thủy dài Ống thuỷ dài là một ống thuỷ tinh hình trụ cong bịt kín, bên trong có chứa ete hoặc cồn và chừa một ít khoảng không khí gọi là bọt nước (hình 1.8). Ống thuỷ ñược gắn cố ñịnh trong hộp kim loại hình trụ (2), mặt phía trên ñể hở. Mặt cong của ống thuỷ dài là một cung bán kính R có trị số từ 2m ñến 200m. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 7
ðiểm giữa "O" của cung là ñiểm chuẩn và khắc vạch ñối xứng qua ñó, giãn cách giữa các vạch ñều nhau và có trị số l = 2mm. Góc ở tâm T ứng với một khoảng chia 2mm trên ống thuỷ gọi là giá trị khoảng chia của ống thuỷ hay còn gọi là ñộ nhạy của ống thuỷ. 1.2.5. Bộ phận dọi tâm quang học. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bộ phận dọi tâm quang học thể hiện ở hình 1.9 cấu tạo của nó gồm: 1. Kính vật 2. Lăng kính bẻ gẫy tia sáng một góc 90o 3. Màng khắc 2 vòng tròn ñồng tâm 4. Kính mắt. ðiều kiện cơ bản của ống dọi tâm quang học là trục quang của nó phải trùng với trục ñứng VV của máy. Khi ño góc phải ñưa hình ảnh giao ñiểm màng chữ thập trên dấu mốc trùng với tâm của vòng tròn nhỏ khắc trên màng (3). Công việc này gọi là ñịnh tâm hoặc dọi tâm máy. Hình 1.9 Nguyên lý dọi tâm quang học 1.2.6 Bàn ñộ ngang Bàn ñộ ngang là một ñĩa tròn hoặc ñĩa vồng ở giữa (hình 1.10) có ñường kính từ 60mm ñến 250 mm làm bằng thuỷ tinh hoặc pha lê trong suốt. Trên bàn ñộ có chia 3600 (hoặc 400 grad), ở giữa khoảng ñộ có thể chia thành khoảng phút. Giá trị một khoảng phút phụ thuộc vào số lượng phân khoảng trong một ñộ. Trên hình 1.10 trong mỗi ñộ chia làm 4 khoảng thì giá trị mỗi khoảng phút là t' = 15' Hình 1.10 Bàn ñộ ngang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 8
1.2.7 Bàn ñộ ñứng Bàn ñộ ñứng làm bằng thuỷ tinh hoặc pha lê trong suốt. Có 2 cách khắc vạch trên bàn ñộ ñứng: - Khắc vạch liên tục từ 00 ñến 360o (hình 1.11-a) - Khắc ñối xứng 00- 00 ; 00 - 1800; 900- 2700 (hình 1.11-b) Tuỳ theo cách khắc vạch trên bàn ñộ ñứng mà ta ñọc ñược trị số góc ñứng V hoặc góc thiên ñỉnh Z. Bàn ñộ ñứng liên kết và quay theo ống kính. Hình chiểu của vạch 00- 00 , hoặc 00 - 1800 hoặc 900- 2700 trên mặt phẳng thẳng ñứng phải trùng với hình chiếu của trục ngắm CC của ống kính. a) b) Hình 1.11 Bàn ñộ ñứng 1.3 ðỌC SỐ TRONG MÁY KINH VĨ Trong mặt phẳng tiêu cự kính hiển vi người ta ñặt một tấm kính phẳng có khắc một thang ñọc số ñược chia làm n vạch, ñộ lớn của thang ñọc số bằng khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ, ví dụ: Nếu khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ là 10 thì chiều dài thang ñọc số bằng khoảng cách giữa hai vạch chia ñộ. Gọi giá trị khoảng chia nhỏ nhất trên bàn ñộ là λ = 10, thang ñọc λ = 1′ số chia thành n = 60 thì giá trị khoảng chia trên thang ñọc số là t' = n Trên hình 1.12 ở vị trí trái, số ñọc trên bàn ñộ ngang là β = 10055'5, số ñọc trên bàn ñộ ñứng V = 15005'1. Như vậy trong thị trường bộ phận ñọc số t ñồng thời nhìn thấy số ñọc trên bàn ñộ và thang ñọc số. 1.3.1 Hệ thống ñọc số trong máy kinh vĩ 2T5K a. Khi góc ñứng dương (hình 1.12) Vị trí bàn ñộ trái: - Số ñọc bàn ñộ ñứng V = 15005'1 - Số ñọc bàn ñộ ngang β = 10055'5 ΠHình ± 1.12 Số ñọc bàn ñộ trái và phải Hình 1.12 Số ñọc bàn ñộ Π trái và phải khi góc ñứng dương Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 9
Vị trí bàn ñộ phải: - Số ñọc bàn ñộ ñứng; V =15004'5 - Số ñọc bàn ñộ ngang β = 190055'5 b. Khi góc ñứng âm (Hình 1.13) Vị trí bàn ñộ trái: - Số ñọc bàn ñộ ñứng; V = -5055'3 - Số ñọc bàn ñộ ngang β = 10055'5 Vị trí bàn ñộ phải: - Số ñọc bàn ñộ ñứng; V =-5055'2 - Số ñọc bàn ñộ ngang β = 190055'5 Hình 1.13 Số ñọc bàn ñộ trái và phải khi góc ñứng âm 1.3.2 Hệ thống ñọc số trong máy kinh vĩ THEO 020 (Hình 1.14) - Số ñọc trên bàn ñộ ñứng V = 85005'3 - Số ñọc trên bàn ñộ ngang β = 11004'7 Hình 1.14 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGẮM CHUẨN MỤC TIÊU Ngắm chuẩn mục tiêu là việc ñưa trục ngắm của ống kính trùng khít với mục tiêu. Nghĩa là ñưa ảnh của mục tiêu trùng với tâm của lưới chữ thập và chia ra 2 trường hợp: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 10
a. Ngắm chuẩn mục tiêu khi ño góc ngang. Trong trường hợp này người ta phải ñưa mục tiêu trùng với chỉ ñứng của lưới chỉ (hình 1.15 a) Tiêu a) b) Hình 1.15 b. Ngắm chuẩn mục tiêu khi ño góc ñứng: Khi ño góc nghiêng người ta bắt mục tiêu trùng với dây chỉ ngang của lưới chỉ chữ thập (hình 1.15b). ðể tránh sai số do lưới chỉ nghiêng, ta ñể tiêu ngắm càng gần giao ñiểm của lưới chỉ càng tốt. c. Thao tác khi ngắm chuẩn mục tiêu: Sau khi máy ñã ñược ñịnh tâm trùng với tâm mốc và cân bằng chính xác người ta mở ốc hãm chuyển ñộng ngang và chuyển ñộng ñứng, ñồng thời quay máy về phía mục tiêu ngắm sơ bộ bằng ống ngắm phụ sao cho nhìn thấy mục tiêu trong trường ngắm ống kính, Khoá chuyển ñộng ngang và chuyển ñộng ñứng bằng các ốc hãm, sau ñó dùng ốc vi ñộng ngang và vi ñộng ñứng ñưa mục tiêu chính xác vào ñúng vị trí ngắm chuẩn rồi ñọc số trên các bàn ñộ (hình 1.16). Hình 1.16 1.5 PHƯƠNG PHÁP DỌI TÂM VÀ CÂN BẰNG MÁY KINH VĨ. 1.5.1 Dọi tâm máy. - ðặt máy tại ñiểm trạm ño sao cho mặt phẳng ñế máy tương ñối bằng phẳng và trong trường nhìn của kính dọi tâm quang học phải nhìn thấy tâm mốc ở dưới mặt ñất. Trường hợp không nhìn thấy tâm mốc thì phải xê dịch vị trí tương ñối của chân máy sao cho nhìn thấy tâm mốc trong trường nhìn của kính dọi tâm. - Dùng ba ốc cân bằng vặn ra hoặc vặn vào sao cho tâm mốc trùng tâm của kính dọi tâm quang học. - Nới lỏng ốc hãm chân máy rồi nâng lên hoặc hạ xuống sao cho bọt thuỷ về vị trí tương ñối cân bằng (làm như vậy ta ñã cân bằng sơ bộ bằng chân máy) - Kiểm tra lại nếu tâm mốc không lệch với tâm của kính dọi tâm quang học thì coi như ñã dọi tâm xong. Nếu tâm mốc bị lệch ta lặp lại các thao tác trên cho ñến khi tâm mốc trùng với tâm máy mà bọt thuỷ dài tương ñối cân bằng là ñược. 1.5.2 Cân bằng máy kinh vĩ Vị trí 1: ðặt máy sao cho ống thuỷ dài song song với ñường nối 2 ốc cân bằng máy bất kỳ (hình 1.17 a) xoay 2 ốc cân ngược chiều nhau ñể cho bọt thuỷ về vị trí cân bằng. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 11 a) b) Hình 1.17 Cách ñặt vị trí ống thủy
Vị trí 2: Quay máy ñi 900 ñể trục ống thuỷ dài vuông góc với ñường nối ốc cân 1 và 2 (Hình 1.17.b) tại vị trí này bọt thuỷ sẽ bị lệch. Dùng ốc cân thứ 3 ñể ñưa bọt thuỷ về giữa. Như vậy ta ñã cân bằng máy ở 2 vị trí vuông góc với nhau. Lặp lại các thao tác này từ 1 ñến 2 lần. 1.6 KIỂM NGHIỆM MÁY KINH VĨ 1.6.1 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục quay của máy vuông góc với trục ống thủy dài (VV vuông góc với LL) a. Kiểm nghiệm ống thuỷ dài: ðặt trục ống thuỷ dài song song với dường nối ốc cân 1 và 2 (hình 1.18 a). Xoay ốc cân 1 và 2 ngược chiều nhau ñưa bọt thuỷ về giữa ống thuỷ. Quay máy ñi 1800 (hình 1.18 b) nếu bọt thuỷ vẫn ở giữa ống thuỷ thì chứng tỏ trục ống thuỷ dài vuông góc với trục quay của máy. Trường hợp ngược lại ta phải hiệu chỉnh ống thuỷ. a) b) c) Hình 1.18 Vị trí ống thủy khi kiểm nghiệm b. Hiệu chỉnh ống thuỷ dài. Giữ nguyên máy ở vị trí 2 (Hình 1.18.b) dùng ñinh hiệu chỉnh ñưa bọt thuỷ về trung tâm 1/2 khoảng lệch. 1/2 khoảng lệch còn lại dùng 2 ốc cân 1 và 2 xoay ngược chiều nhau ñưa bọt thuỷ về giữa. Thao tác này lặp lại vài lần. Kiểm nghiệm xong tiến hành cân bằng máy. c. Cân bằng máy ðặt trục ống thuỷ dài song song với ñường nối 2 ốc cân 1 và 2. Xoay hai ốc này ngược chiều nhau ñể ñưa bọt thuỷ về vị trí cân bằng (hình 1.18 a). Quay máy ñi 900 dùng ốc cân thứ 3 ñưa bọt thuỷ về giữa (hình 1.18 c) Thao tác này ñược lặp lại vài ba lần. 1.6.2 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục ngắm ống kính vuông góc với trục quay của ống kính (sai số 2C) Chúng ta cần biết rằng bản chất của trục ngắm không M vuông góc với trục quay ống kính là do giao ñiểm của lưới chỉ chữ thập bị lệch khỏi trục hình học của ống kính. Sai số này còn gọi là sai số ngắm chuẩn 2C. 1. Bố trí ño và kiểm nghiệm. Chọn một ñiểm M bất kỳ cách máy khoảng 100m ngang Hình 1.19 tầm ống kính. Sau khi cân bằng máy chính xác, người ta ngắm về ñiểm M và bắt chính xác mục tiêu, ñọc số trên bàn ñộ nằm ngang kí hiệu số ñọc này là T (trái). ðảo ống kính qua thiên ñỉnh và ngắm về ñiểm M. Khi mục tiêu ñã bắt chính xác thì ñọc số bàn ñộ ngang, kí hiệu số ñọc này là P (phải). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 12
2. Tính trị số sai số 2C Trị số sai số 2C ñược tính bằng số ñọc bàn ñộ trái trừ ñi số bàn ñộ phải, nghĩa là: 2C = T-P ± 1800 (1.1) Nếu 2C = 0 thì máy không có sai số trục ngắm và 2C ≠ 0 thì máy có sai số trục ngắm. Nếu 2C < 20" (ñối với máy kinh vĩ chính xác) thì ñiều kiện ñảm bảo không phải hiệu chỉnh, trường hợp ngược lại máy phải ñược hiệu chỉnh. ðể loại trừ sai số 2C người ta tính giá trị trung bình giữa hai số ñọc trái và phải của bàn ñộ, nghĩa là: T + P ± 180 0 Trị số ñọc ñúng không có sai số = (1.2) 2 3. Cách hiệu chỉnh sai số 2C Giữ nguyên máy ở vị trí bàn ñộ phải (sau khi ñảo ống kính), xoay ốc vi ñộng ngang của vòng du xích ñể ñưa số ñọc ñúng vào máy theo công thức Pñúng= P + C hoặc nếu ở bàn ñộ trái thì Tñúng = T- C. Lúc này giao ñiểm của lưới chữ thập không rơi ñúng ñiểm M, ta vặn lỏng hai ốc trên và dưới của lưới chỉ chữ thập, dùng hai ốc phải và trái của lưới ñưa giao ñiểm của lưới chữ thập vào ñúng ñiểm M. Sau khi hiệu chỉnh xong cần phải kiểm tra lại sai số 2C. Nếu trị số 2C nhỏ hơn hạn sai cho phép thì ñiều kiện ñạt yêu cầu. Kết quả ño và tính toán 2C ñược ghi ở bảng 1.1. Bảng 1.1. Cách ghi sổ và tính toán sai số 2C. Số ñọc bàn ñộ ngang ðiểm T − P ± 180 0 Vị trí trái (T) Vị trí phải 2C = T-P ± 1800 Ghi chú ngắm 2 (P) 1 0000'42'' 180000'54' -12'' 0000'48'' 2 127057'54'' 307057'36'' +18'' 127057'45'' 3 176059'30'' 356059'42'' -12'' 176059'436'' 1.6.3 Kiểm nghiệm sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng M0 1. ðặc ñiểm cấu tạo bàn ñộ ñứng Bàn ñộ ñứng ñược lắp cố ñịnh với trục quay của ống kính. ðường kính gốc của bàn ñộ ñứng (ñường 00 -00; 00 -1800 hay 900 -2700) bao giờ cũng phải thoả mãn ñiều kiện song song với trục ngắm của ống kính. Khi ống kính quay thì bàn ñộ ñứng cũng quay theo còn du xích thì ñứng yên. Vạch chuẩn (0- 0) của du xích bao giờ cũng phải ở vị trí nằm ngang nhờ một ống thủy dài nằm trên du xích (hình 1.20) 1. Ống kính 2. Vòng du xích 3. Vòng ñộ ñứng 4. Ống thuỷ dài 5. ðường vạch chuẩn "0 -0" của du xích 6. Ốc hiệu chỉnh Cách ghi số trên bàn ñộ ñứng thường có 2 loại: Ghi số ñối xứng: Bàn ñộ ñược ghi ñối xứng qua tâm (hình 1.21) Ghi số liên tục: Bàn ñộ ñược ghi số liên tục từ 00 -3600 theo chiều thuận hoặc ngược kim ñồng hồ (hình 1.20) Do ñặc ñiểm cấu tạo của bàn ñộ ñứng và vành du xích nên phải thoả mãn ñiều kiện: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 13
Khi trục ngắm nằm ngang, bọt ống thuỷ dài trên du xích bàn ñộ ñứng ở vị trí chuẩn thì ñường kính gốc của bàn ñộ phải trùng với ñường chuẩn (0 - 0) của du xích. Hình 1.20 Hình 1.21 Trong thực tế không phải lúc nào ñiều kiện này cũng thoả mãn. Trường hợp không thoả mãn sẽ gây ra sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng thường ñược ký hiệu là M0. Hình 1.22 Sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng là góc lệch giữa trục ngắm ống kính khi nằm ngang và vạch chuẩn ñọc số khi bọt thuỷ cân bằng (hình 1.22) 2. Bố trí kiểm nghiệm sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng M0. Sau khi cân bằng máy chính xác, người ta ñưa máy ngắm ñến một ñiểm M rõ nét ở trên cao và xa ở cả hai vị trí bàn ñộ trái và phải (thuận và ñảo ống kính). Tiến hành ñọc số tương ứng trên bàn ñộ ñứng là (T, P) (hình 1.23) Chú ý: Khi ño ngắm góc ñứng, mục tiêu phải ở giao ñiểm lưới chỉ chữ thập. 3. Tính sai số vạch chuẩn bàn ñộ ñứng M0 Khi bàn ñộ ñứng nằm ở bên trái ống kính, ta ñọc ñược số ñọc là T (hình 1.23 a), trị số góc ñứng V ñược tính theo công thức: V = T- M0 (1.3) Khi bàn ñộ ñứng nằm ở bên phải ống kính, ta ñọc ñược số ñọc là P (hình 1.23b) trị số góc ñứng V ñược tính theo công thức: V = 3600 - P +M0 (1.4) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 14
Từ (1.3) và (1.4) ta có: T + P − 360 0 M0 = (1.5) 2 T − P + 360 0 V= (1.6) 2 Nếu biết trị số MO ta có thể tính góc ñứng ở một vị trí bàn ñộ V = T – M0 Hoặc: V = 3600 - P + M0 (1.7) a. Bàn ñộ trái b. Bàn ñộ phải Hình 1.23 Nguyên lý ño ngắm kiểm nghiệm MO Kết quả kiểm nghiệm trị số M0 ñược ghi ở bảng 1.2 Bảng 1.2. Sổ kiểm nghiệm sai số M0 Trạm ðiểm Số ñọc trên bàn ñộ ñứng T + P − 360 0 Góc nghiêng M0= máy ngắm Vị trí trái (T) Vị trí phải (P) 2 V=T-M0 0 1 20 15'36" 3390 44' 48'' +12 '' 20015'' 24" A 2 25015' 42'' 334044' 30'' +06'' 25015 '36'' 3 300 10' 36'' 3290 49' 36'' +06'' 30010' 30'' 4. ðưa trị số M0 về 0 ðể nguyên máy ở vị trí bàn ñộ phải, tính số ñọc ñúng theo công thức 1.7 V = 3600 - P + M0 Dùng ốc hiệu chỉnh 6 (hình 1.20) ñưa góc ñứng về vị trí V = 3600 - P + M0 khi ñó bọt ống thuỷ bị lệch. Dùng ốc ñiều chỉnh ống thuỷ ñưa bọt nước về giữa. Chú ý làm hai ba lần và kiểm tra lại sai số M0. Nếu trị số M0 nhỏ dưới hạn sai cho phép thì ñiều kiện ñạt yêu cầu. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 15
Câu hỏi ôn tập Chương 1 MÁY KINH VĨ 1. Hãy nêu các trục hình học cơ bản của máy kinh vĩ. Các trục cơ bản ñó phải thỏa mãn những ñiều kiện gì? 2. ðộ nhạy của ống thủy là gì? Nếu máy kinh vĩ có ñộ nhạy của ống thủy dài là 25"/2mm ñiều ñó có nghĩa là gì? 3. Bản chất của sai số 2C là gì? Trình bày phương pháp kiểm nghiệm sai số 2C. 4. Trình bày phương pháp kiểm nghiệm sai số chỉ tiêu MO? 5. Phương pháp dọi tâm và cân bằng máy kinh vĩ? Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 16
Chương 2 MÁY VÀ MIA THỦY CHUẨN 2.1 SƠ ðỒ CẤU TẠO MÁY THUỶ CHUẨN 2.1.1 Các bộ phận cơ bản của máy thuỷ chuẩn. Máy thuỷ chuẩn cân bằng nhờ vít nghiêng có một số bộ phận cơ bản sau ñây (hình 2.1a): 1. Vít vi ñộng nghiêng 2. Ống kính 3. Ống thuỷ dài 4. Ốc thuỷ tròn 5. Ốc hãm ống kính 6. Vít vi ñộng ngang 7. Ốc ñiều quang 8. ðế máy 9. Ốc cân máy 10. Ngắm khái lược a) b) Hình 2.1 Hình ảnh hai ñầu bọt thuỷ ñược hệ thống lăng kính chiếu lên cạnh màng chỉ chữ thập thành hai nhánh parabol (hình 2.1b). Khi ống thuỷ dài ở vị trí nằm ngang, hai nhánh parabol chập nhau tạo thành ảnh parabol. 2.1.2 Các trục hình học của máy thuỷ chuẩn. 1. Ống ngắm 2. Ống thuỷ dài 3. Ốc cân máy 4. Ống thuỷ tròn 5. Ốc vi nghiêng 6. Ốc ñiều quang 7. ðế máy Các trục hình học của máy thuỷ chuẩn ñược thể hiện ở hình 2.2. bao gồm các trục sau: d 6 V 2 1 C C L L 5 3 4 d 7 V Hình 2.2 Sơ ñồ nguyên lý máy thủy chuẩn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 17
Trục ngắm ống kính CC Trục ống thuỷ dài LL Trục quay của máy VV Trục ống thuỷ tròn dd Yêu cầu ñối với máy thuỷ chuẩn. Trục ngắm ống kính phải song song với trục ống thuỷ dài Trục ngắm ống kính phải vuông góc với trục quay của máy Trục ống thuỷ tròn phải song song với trục quay của máy 2.2 CẤU TẠO MIA CHUẨN Mia thuỷ chuẩn làm bằng gỗ ñặc biệt, bền, nhẹ có chiều dài từ 3m ñến 4 m. Mia thuỷ chuẩn gồm hai loại: Loại một mặt và loại hai mặt. Thông thường có loại mia liền dài 3m ; có loại mia gấp, chiều dài nửa mia dài 2 m; cả mia dài 4m. Mia thuỷ chuẩn dùng ñể ño thuỷ chuẩn hạng III, IV thường là mia 2 mặt. Một mặt có khoảng chia ñều sơn ñỏ, trắng gọi là mặt ñỏ; Mặt kia có khoảng chia ñều sơn ñen, trắng gọi là mặt ñen của mia. Ở mỗi mặt khoảng chia nhỏ nhất là 1cm, cứ 1dm có ghi chữ số ñọc. Người ta thường nhóm 5 hoặc 10 khoảng chia thành một cụm có dạng hình chữ E ñể dễ ñọc số. ðối với mia dùng ñể ño với máy có hình ảnh ngược, ñược ghi chữ số ngược; còn ñối với mia ñể ño với hình ảnh thuận, chữ số trên mia ñược ghi xuôi. ðầu mia dựng trên mặt ñất có bịt sắt ñể tránh mòn. Ghi số ñọc trên hai mặt mia có khác nhau, mục ñích ñể người ñọc số tránh nhầm lẫn và kịp thời phát hiện khi ño có sai số lớn. Vì vậy mặt ñỏ của mia còn ñược gọi là mặt phụ ñể kiểm tra và nâng cao ñộ chính xác trong khi ño. Số chênh lệch giữa mặt ñen và mặt ñỏ của một mia gọi là hằng số mia, ký hiệu là K. Mỗi mia hằng số K có giá trị riêng, nhưng với mỗi cặp mia hằng số của chúng thường chênh nhau khoảng ∆K = 100mm . Ví dụ mia A có KA= 4475, mia B có KB= 4575. Hoặc mia A có KA = 4575 thì mia B có KB = 4675. Như vậy ∆K = K A − K B = ±100mm Khi ño thuỷ chuẩn, ñể tránh hiện tượng mia lún trên nền ñất không ổn ñịnh người ta thường ñặt mia trên ñế mia. ðế mia thường làm bằng miếng gang dày khoảng 2 cm, có 3 chân nhọn cắm xuống ñất, mặt trên có núm tròn ñể Hình 2.3 ðế và mia ñặt mia (hình 2.3) thủy chuẩn 2.3 KIỂM NGHIỆM VÀ ðIỀU CHỈNH MÁY THUỶ CHUẨN Trước khi mang máy ra thực ñịa, ñầu tiên người ta phải xem máy ñã ñủ ñiều kiện và tiêu chuẩn ñể ño chưa, hay nói cách khác máy thuỷ chuẩn phải ñược kiểm nghiệm và ñiều chỉnh. Sau ñây ta xét những ñiều kiện cần kiểm nghiệm. 2.3.1 Kiểm nghiệm sơ bộ. Khi nhận máy, cần kiểm nghiệm sơ bộ các mục sau: 1. Kính vật, kính mắt của máy có bị mốc không. 2. Các ốc ñiều chỉnh có hoạt ñộng tốt không. 3. Hình ảnh bọt ống thuỷ dài có ñối xứng thành ñường parabol hoàn chỉnh không và gương phản chiếu có ñều không. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 18
4. Ốc cố ñịnh, vi ñộng ngang quay có nhẹ nhàng và chính xác không. 5. Các bộ phận của giá 3 chân có ñầy ñủ không. 6. Bộ phận ngắm của máy quay quanh trục có nhẹ nhàng không. 7. Các phụ tùng của máy có ñầy ñủ không. 8. Bọt thuỷ dài của máy khi ñược cân bằng ñã phù hợp với bọt ống thuỷ tròn chưa, nghĩa là khi bọt thuỷ dài ñã cân bằng thì bọt thuỷ tròn cũng ñược cân bằng. 9. Màng chỉ chữ thập ñã về vị trí chuẩn chưa 2.3.2 Kiểm nghiệm ñiều kiện trục ống thuỷ dài phải song song với trục ngắm của ống kính (sai số góc i) ðây là ñiều kiện chính của máy thuỷ chuẩn nhằm bảo ñảm xác ñịnh chênh cao của một trạm máy ñược chính xác. ðể kiểm nghiệm ñiều kiện này người ta có nhiều phương pháp, sau ñây giới thiệu 2 phương pháp thường dùng. A. Phương pháp thứ nhất. 1. Bố trí ñồ hình kiểm nghiệm. Trên một bãi ñất rộng, nền ñất vững chắc người ta chọn hai ñiểm A và B cách nhau 50m và ñóng hai cọc chắc chắn (hình 2.4). 2. Trình tự ño kiểm nghiệm. Vị trí 1: ðặt máy tại ñiểm A, dựng mia tại ñiểm B (hình 2.4 a), cân bằng máy thật chính xác, tiến hành ño chiều cao của máy tới mm, ký hiệu số ñọc này là i1. Hướng ống kính ngắm mia dựng ở ñiểm B và ñọc số trên mia, ký hiệu số ñọc này là b1 (số ñọc theo dây chỉ giữa). Nếu trục ngắm không song song với trục của ống thuỷ dài, thì số ñọc trên mia là b1 có chứa sai số x. Giả thiết có tia ngắm nằm ngang cắt mia tại b0 thì chênh cao giữa A và B sẽ là: hAB = i1 -b0 = i1 - (b1 - x) (2.1) b1 x bo B i1 hAB A (a) b2 x b'0 i2 B hAB A (b) Hình 2.4 Bố trí kiểm nghiệm sai số góc i Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 19
Vị trí 2: ðổi chỗ máy và mia (hình 2.4.b) tiến hành cân bằng máy chính xác, ño chiều cao của máy là i2. Hướng ống kính ngắm mia dựng ở ñiểm A và ñọc số theo dây chỉ giữa, ký hiệu số ñọc này là b2. Nếu trục ngắm ống kính không song song với trục ống thuỷ dài thì số ñọc trên mia là b2 cũng sẽ chứa sai số x. Giả thiết có tia ngắm nằm ngang cắt mia tại b0', thì chênh cao giữa A và B cũng sẽ ñược tính bằng công thức. hAB = b0' - i2 = (b2 - x) - i2 (2.2) 3. Tính toán Vì chênh cao giữa A và B không ñổi nên từ công thức (2.1) và (2.2) có thể viết: i1 -(b1-x) = (b2 -x) - i2 (2.3) Giải phương trình (2.3) với ẩn số là x ta ñược: b +b i +i x= 1 2 − i 2 (2.4) 2 2 Theo quy phạm nếu trị số x tìm ñược không lớn hơn 4 mm thì ñiều kiện ñạt yêu cầu. Nếu x > 4mm thì máy cần ñược hiệu chỉnh. 4. Cách hiệu chỉnh góc i Tính số ñọc ñúng khi máy vẫn ở vị trí ñiểm B, ta có: b0' = b2 – x (2.5) Dùng ốc vi ñộng ñứng ñể ñưa dây chỉ giữa về số ñọc ñúng trên mia theo công thức (2.5). Lúc ñó bọt ống thuỷ dài sẽ lệch khỏi vị trí giữa, ta dùng ñinh hiệu chỉnh nâng lên hoặc hạ ống thuỷ ñể bọt thuỷ vào vị trí giữa. Sau khi hiệu chỉnh xong ta phải kiểm tra lại góc i, nếu x ≤ 4mm thì máy ñạt yêu cầu. Nếu sai số vẫn lớn vượt quá quy phạm ta phải hiệu chỉnh lại cho ñến khi ñạt yêu cầu thì thôi. Chú ý: Vì sai số góc i biến ñộng hàng ngày nên trước khi ñem máy ra sử dụng người ta phải tiến hành kiểm nghiệm và hiệu chỉnh. - Nếu ño thuỷ chuẩn, máy ñặt chính giữa hai ñiểm A và B thì sai số góc i do trục ngắm không song song với trục ống thuỷ dài không ảnh hưởng ñến kết quả xác ñịnh chênh cao giữa hai ñiểm A và B vì số ñọc trên mia A và trên mia B cùng chứa một sai số x như nhau. B. Phương pháp thứ 2 1. Bố trí ñồ hình kiểm nghiệm. Chọn một nơi tương ñối bằng phẳng, ñóng 4 cọc gỗ có mũ tròn tại 4 ñiểm A, B, I1, I2 1 thẳng hàng sao cho I1A = I1B, I2B = AB = 4 , 5 m 10 Khoảng cách giữa I1A và I1B không ñược chênh nhau quá 2dm, những ñoạn thẳng này dùng thước thép ñể ño. Tại ñiểm A và B ñặt mia thuỷ chuẩn thẳng ñứng. a2 b2 i" a1 b1 i" B I2 A I1 hAB D = 45m 4,5m Hình 2.5 Sơ ñồ bố trí kiểm nghiệm sai số góc i Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Thực tập Trắc ñịa 1…………………….. ………………… 20