Giáo trình Trắc địa (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Trắc địa (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp)" bao gồm các nội dung chính sau: Chương 1: Khái niệm chung; Chương 2: Đo góc; Chương 3: Đo độ dài; Chương 4: Đo độ cao; Chương 5: Đo đạc công trình. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Trắc địa (Ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: TRẮC ĐỊA NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 597ĐT/QĐ-CĐXD1 ngày 29 tháng 12 năm 2023 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Hà Nội, năm 2023 1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Trắc địa” là tài liệu phục vụ cho việc dạy và học môn trắc địa cho ngành Xây dựng dân dụng hệ Trung cấp. Trong xây dựng, trắc địa tham gia vào các giai đoạn từ khảo sát, thiết kế đến thi công nghiệm thu và theo dõi sự ổn định của công trình khi công trình đã đưa vào sử dụng. Do đó, môn học trắc địa là môn khoa học không thể thiếu đối với ngành Xây dựng dân dụng cũng như một số ngành kỹ thuật khác. Cuốn sách gồm các nội dung chính sau: - Chương I: Khái niệm chung - Chương II: Đo góc - Chương III: Đo độ dài - Chương IV: Đo độ cao - Chương V: Đo đạc công trình Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã cố gắng trình bày các vấn đề một cách rõ ràng, ngắn ngọn, cập nhật các thông tin mới, song không thể tránh khỏi thiếu sót. Các tác giả mong nhận được sự đóng góp của người đọc và đồng nghiệp để lần tái bản sau được hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến góp ý xin gửi về Bộ môn Trắc địa – Khoa Xây dựng – Trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Xin chân thành cảm ơn! 2
LỜI GIỚI THIỆU 2 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG 5 §I.1 VAI TRÒ CỦATRẮC ĐỊATRONG KIẾN TRÚC VÀ XÂY DỰNG ........................................................ 5 1. Khái niệm .................................................................................................................................................. 5 2. Vai trò môn học trong xây dựng ................................................................................................................ 5 §I.2 ĐỘ CAO ĐIỂM TRÊN BỀ MẶT TRÁI ĐẤT .......................................................................................... 5 1. Khái niệm về độ cao của 1 điểm trên mặt đất ........................................................................................... 5 2. Khái niệm mặt thuỷ chuẩn ........................................................................................................................ 6 3. Độ cao điểm ............................................................................................................................................... 7 §I.3 PHÉP CHIẾU GAUSS VÀ HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG GAUSS .............................................. 7 1. Khái niệm chung ....................................................................................................................................... 7 2. Phương pháp chiếu gauss ......................................................................................................................... 7 3. Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss- Kruger............................................................................................... 8 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG I ................................................................................................................ 9 CHƯƠNG II: ĐO GÓC 10 §II.1 NGUYÊN LÝ ĐO GÓC ...........................................................................................................................10 1. Nguyên lý đo góc bằng ............................................................................................................................ 10 2. Nguyên lí đo góc đứng ............................................................................................................................. 10 §II.2 CẤU TẠO MÁYKINH VĨ ..................................................................................................................... 11 1. Tác dụng .................................................................................................................................................. 11 2. Phân loại ................................................................................................................................................. 11 3. Cấu tạo .................................................................................................................................................... 12 §II.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO GÓC BẰNG ...................................................................................................... 15 1. Các thao tác cơ bản tại trạm đo ................................................................................................................ 15 2. Phương pháp đo góc đơn......................................................................................................................... 17 3. Phương pháp đo toàn vòng...................................................................................................................... 18 4. Phương pháp ghi sổ và tính góc .............................................................................................................. 19 §II.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO GÓC ĐỨNG HOẶC GÓC THIÊN ĐỈNH ....................................................... 20 1. Đo góc Z .................................................................................................................................................. 20 2. Đo góc V .................................................................................................................................................. 21 3. Mẫu sổ đo góc đứng hoặc góc thiên đỉnh ................................................................................................ 21 §II.5 NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY RA SAI SỐ VÀ BIỆN PHÁPHẠN CHẾ TRONG ĐO GÓC ......... 22 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG II ..............................................................................................................23 CHƯƠNG III: ĐO KHOẢNG CÁCH ( ĐO DÀI) 24 §III.1 DỤNG CỤ ĐO KHOẢNG CÁCH ..........................................................................................................24 1. Dụng cụ đo trực tiếp ................................................................................................................................ 24 2. Dụng cụ đo gián tiếp ............................................................................................................................... 24 § III.2. DÓNG HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG .................................................................................................. 25 1. Dóng hướng đường thằng bằng mắt thường .......................................................................................... 25 2. Dóng đường thẳng bằng máy kinh vĩ ...................................................................................................... 27 §III.3. ĐO KHOẢNG CÁCH TRỰC TIẾP ................................................................................................... 28 1. Khi mặt đất tương đối bằng phẳng ...........................................................................................................28 2. Khi đo nếu gặp địa hình dốc .................................................................................................................... 29 3. Các sai số thường gặp trong đo dài trực tiếp ........................................................................................... 29 §III.4. ĐO KHOẢNG CÁCH GIÁN TIẾP .................................................................................................... 30 1. Địa hình bằng phẳng - Khi tia ngắm nằm ngang .................................................................................... 30 2. Địa hình dốc- Tia ngắm nghiêng ........................................................................................................... 31 §III.5. ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG....................................................................................................... 32 1. Góc định hướng .......................................................................................................................................32 2. Tính toạ độ 1 điểm .................................................................................................................................. 34 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG III ............................................................................................................36 CHƯƠNG IV: ĐO ĐỘ CAO 37 §IV.1. KHÁI NIỆM .......................................................................................................................................... 37 §IV.2. DỤNG CỤ ĐO CAO .............................................................................................................................. 38 §IV.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO HÌNH HỌC .............................................................................................. 39 1. Nguyên lý đo ............................................................................................................................................ 39 2. Điều kiện áp dụng ....................................................................................................................................39 3
3. Đo cao hình học từ giữa: ........................................................................................................................ 39 4. Đo cao hình học phía trước: (hình 4.6) .................................................................................................... 41 5. Mẫu sổ đo cao hình học từ giữa .............................................................................................................. 42 §IV.4. ĐO CAO LƯỢNG GIÁC ...................................................................................................................... 42 1. Nguyên lý đo:........................................................................................................................................... 42 2. Nội dung phương pháp đo ....................................................................................................................... 42 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG IV ............................................................................................................44 CHƯƠNG V. ĐO ĐẠC CÔNG TRÌNH 45 §V.1. KHÁI QUÁT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊATRÊN CÔNG TRÌNH XÂYDỰNG ........................................ 45 §V.2. BỐ TRÍ CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN ............................................................................................................ 46 1. Bố trí góc bằng ........................................................................................................................................ 46 2. Bố trí đoạn thẳng......................................................................................................................................46 3. Bố trí độ cao ............................................................................................................................................ 47 §V.3. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CÔNG TRÌNH........................................................................................................ 47 1. Phương pháp toạ độ ................................................................................................................................ 47 2. Phương pháp giao hội ............................................................................................................................. 49 §V.4. CÔNG TÁC TRẮC ĐỊATRONG THI CÔNG MÓNG ......................................................................... 52 1. Định vị trục công trình ............................................................................................................................. 52 2. Bố trí chi tiết móng ...................................................................................................................................53 3. Xác định độ sâu móng ............................................................................................................................. 53 4. Chuyền trục xuống đáy hố móng............................................................................................................. 54 §V.5.CÔNG TÁC TRẮC ĐỊAKHI THI CÔNG TRÊN CÁC TẦNG CÔNG TRÌNH ................................... 55 1. Chuyển trục lên tầng ............................................................................................................................... 55 2. Chuyển độ cao lên tầng ............................................................................................................................ 57 3. Chỉnh cột thẳng đứng .............................................................................................................................. 59 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG V ..............................................................................................................60 4
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG §I.1 VAI TRÒ CỦA TRẮC ĐỊA TRONG KIẾN TRÚC VÀ XÂY DỰNG 1. Khái niệm Trắc địa là một trong những môn khoa học nghiên cứu về trái đất. Trắc địa có nhiệm vụ nghiên cứu, xác định hình dạng, kích thước trái đất lên bản đồ, đồng thời nghiên cứu các công tác đo đạc, tính toán, xử lý số liệu nhằm biểu diễn hình dáng của trái đất và các địa vật ở trên mặt đất phục vụ các yêu cầu kỹ thuật, xây dựng, kinh tế, an ninh, quốc phòng. 2. Vai trò môn học trong xây dựng Trắc địa nằm trong nhóm những ngành điều tra cơ bản, nó có một vai trò quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân và quốc phòng nói chung, đặc biệt đối với ngành xây dựng cơ bản, trắc địa luôn giữ vị trí quan trọng hàng đầu. Những tài liệu, số liệu trắc địa luôn là những cơ sở ban đầu để giải quyết những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể kể từ khâu khảo sát, thiết kế, quy hoạch, thi công xây dựng cho đến khi khai thác, sử dụng công trình. +Giai đoạn quy hoạch: Sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ nhỏ vạch ra các phương án quy hoạch tổng thể, các phương án xây dựng công trình, các kế hoạch tổng quát khi khai thác và sử dụng +Giai đoạn khảo sát, thiết kế: Trắc địa tiến hành thành lập lưới khống chế trắc địa khu vực, đo vẽ bản đồ tỷ lệ trung bình, các mặt cắt dọc, mặt cắt ngang, độ cao, độ dốc... theo các tuyến công trìnhTrong giai đoạn này trắc địa cung cấp tư liệu cơ sở để lập tổng bình đồ công trình, chuẩn bị các số liệu bản vẽ để chuyển công trình ra thực địa. +Giai đoạn thi công: Trắc địa đảm bảo bố trí các yếu tố công trình trên thực địa đúng như thiết kế như: góc bằng, đoạn thẳng, độ cao,các trục công trình Đảm bảo bố trí các hệ thống công trình ngầm, từng tầng, hệ thống tổ hợp công trình theo đúng thiết kế hay đảm bảo quá trình lắp đặt và điều chỉnh các kết cấu công trình xây dựng và thiết bị kỹ thuật theo đúng vị trí, hình dạng, kích thước của công trình trên bản thiết kế yêu cầu. +Giai đoạn khai thác và sử dụng công trình: Trắc địa phục vụ quan trắc sự biến dạng của công trình theo chu kỳ (đối với mỗi cấp độ công trình mà chu kỳ có thể ngắn hay dài). Nếu sau ba chu kỳ liên tiếp, kết quả không thay đổi thì coi như công trình ổn định. Số liệu thu được giúp cho việc tính toán tải trọng, sự ổn định và tuổi thọ của công trình. §I.2 ĐỘ CAO ĐIỂM TRÊN BỀ MẶT TRÁI ĐẤT 1. Khái niệm về độ cao của 1 điểm trên mặt đất Độ cao của 1 điểm trên mặt đất là khoảng cách đứng (theo đường dây dọi) từ điểm đó tới mặt thuỷ chuẩn. 5
Độ cao được ký hiệu là H và kèm theo tên điểm, ví dụ độ cao điểm A và điểm B được gọi là HA và HB. 2. Khái niệm mặt thuỷ chuẩn Như trên đã đề cập gần ba phần tư là biển cả và đại dương và bề mặt tự nhiên của trái đất là tập hợp của rất nhiều các vết gợn khác nhau, trên cơ sở đó nảy sinh ý tưởng nếu đem san đất từ những chỗ cao lấp vào chỗ thấp để tạo thành một vòng khép kín với một bề mặt nhẵn lý tưởng có dạng hình cầu, thì bề mặt trái đất lý tưởng đó trùng với mặt nước biển trung bình của các đại dương. Đó cũng chính là ý tưởng về mặt nước gốc quả đất, có nghĩa là tồn tại một mặt nước biển trung bình yên tĩnh của các đại dương tưởng tượng xuyên qua các lục địa tạo thành một mặt cong bao quanh trái đất gọi là mặt thuỷ chuẩn. Mặt thuỷ chuẩn dùng làm mặt chuẩn độ cao để so sánh độ cao của các điểm trên mặt đất. 2.1. Định nghĩa mặt thuỷ chuẩn Mặt thuỷ chuẩn: Tại một điểm trung bình yên tĩnh của mặt nước đại dương (không bị ảnh hưởng của gió và thuỷ triều) trải rộng, xuyên qua các lục địa, hải đảo tạo thành một mặt cong khép kín. Pháp tuyến của mặt này tại mọi điểm bất kỳ trên mặt cong luôn trùng với phương dây dọi đi qua điểm ấy, gọi là mặt thuỷ chuẩn trái đất. 2.2. Phân loại - Mặt thuỷ chuẩn gốc: Đối với mỗi quốc gia bằng số liệu đo đạc của mình xây dựng một mặt thuỷ chuẩn độ cao riêng gọi là mặt thuỷ chuẩn gốc (hay còn gọi là mặt thuỷ chuẩn đại địa) . ở Việt Nam đã chọn điểm O tại trạm Nghiệm Triều - Hòn Dấu - Đồ Sơn -Hải Phòng làm mặt thuỷ chuẩn gốc cho Việt nam. Trung Quốc dùng mặt thuỷ chuẩn ở biển Bột Hải, Nga dùng mặt thuỷ chuẩn Ban tích. Tại mọi điểm thuộc mặt thuỷ chuẩn gốc thì độ cao có giá trị bằng 0. Mọi điểm trên bề mặt trái đất trong phạm vi lãnh thổ đó so với mặt thuỷ chuẩn gốc này được coi là trong cùng hệ thống độ cao. Mốc độ cao quốc gia ở Đảo Hòn dấu - Mặt thuỷ chuẩn quy ước: Đối với những khu vực không cần sử dụng mốc độ cao nhà nước thì lúc này ta chọn một bề mặt bất kỳ nào đó làm mặt thuỷ chuẩn độ cao cho khu vực đó gọi là mặt thuỷ chuẩn quy ước và từ mặt thuỷ chuẩn này xây dựng mốc độ cao giả định làm độ cao gốc cho khu vực đó * Lưu ý: Trong phạm vi rộng thì mặt thuỷ chuẩn có dạng hình cầu nhưng trong xây dựng khi chỉ biểu diễn một khu đất hẹp trong phạm vi 10x10km2 còn có thể coi mặt đất là mặt phẳng. 6
3. Độ cao điểm. - Độ cao tuyệt đối: Là khoảng cách tính theo đường dây dọi từ vị trí điểm đang xét đến mặt thuỷ chuẩn gốc, thường ký hiệu là HA , HB.(Hình 1.1). - Độ cao tương đối: Là khoảng cách tính theo đường dây dọi từ vị trí điểm đang xét đến mặt thuỷ chuẩn quy ước, thường ký hiệu là H’A , HB’.(Hình 1.1). - Chênh lệch độ cao: Là khoảng cách tính theo phương dây dọi giữa hai mặt thuỷ chuẩn đi qua hai điểm đó, ký hiệu là hAB. A HA’ MTC quy ước HA MTC gốc Hình 1.1 §I.3 PHÉP CHIẾU GAUSS VÀ HỆ TOẠ ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG GAUSS 1. Khái niệm chung. Việc xác định vị trí của một điểm trên mặt đất trong hệ toạ độ địa lý là không thuận tiện nên phải tìm cách chuyển toạ độ điểm trên mặt cầu thành toạ độ điểm vuông góc x, y hay nói cách khác khai triển mặt cầu thành một mặt phẳng. Điểm A Mặt cầu (, ) mặt phẳng (x, y) Để làm được việc trên người ta sử dụng phép chiếu có nghĩa là chiếu mặt cầu lên mặt có thể triển khai được (như mặt nón, mặt trụ ) 2. Phương pháp chiếu gauss Theo kinh tuyến trái đất được chia thành 60 múi, mỗi múi có giá trị 60. Đánh số múi theo thứ tự 1, 2, 3 60. Từ kinh tuyến gốc sang Đông. Trong mỗi múi có một kinh tuyến giữa, chia múi ra làm hai phần đối xứng. Đặt trái đất nội tiếp trong hình trụ ngang có bán kính bằng bán kính trái đất. Lấy tâm chiếu là tâm O của trái đất lần lượt chiếu từng múi lên mặt trụ. Sau đó hứng lấy giao tuyến và trải phẳng toàn bộ lên mặt phẳng ngang. Theo một quy tắc toán học, mỗi múi được chiếu lêm một mặt phẳng trên đó xác định được một hệ trục toạ độ vuông góc. Kinh tuyến giữa múi chiếu được gọi là kinh tuyến trục và khi biểu thị lên mặt phẳng, nó là một đường thẳng không bị biến dạng (hình1.2). 7
Hình 1.2 3. Hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss- Kruger Trong mỗi múi chiếu dùng chung một hệ toạ độ vuông góc được chọn như sau: x P xM M 333 km O yM y 500 km P' Trục x là kinh tuyến giữa của múi, chiều (+) l à hướng Bắc. Trục y là xích đạo, chiều (+) hướng sang Đông. Đối với các nước nằm ở Bắc bán cầu như Việt nam tung độ x luôn (+). Để tránh hoành độ y (-), tịnh tiến trục x về phía Tây 500 km (Hình 1.3) Ví dụ: điểm M có toạ độ Hình 1.3 (2371458, 18.742375) m. Có nghĩa M cách xích đạo 2371458 m về phía Bắc, nằm ở múi chiếu thứ 18 và cách kinh tuyến giữa của múi là: 742375 - 500000 = 242375 m về phía Đông. 8
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG I 1. Định nghĩa mặt thuỷ chuẩn, trình bày các loại mặt thuỷ chuẩn đã học? 2. Khái niệm về độ cao của 1 điểm? Phân loại các độ cao thường dùng trong xây dựng? 3. Trong hệ toạ độ vuông góc Gauss. Trục tung, trục hành và gốc toạ độ được chọn như thế nào. Biểu diễn toạ độ điểm B bất kỳ lên hệ toạ độ Gass.Giải thích ý nghĩa toạ độ sau. xB = 312512,56m ; yB = 16 345 867,70 m. 9
CHƯƠNG II: ĐO GÓC Góc là một trong những yếu tố đo cơ bản của công tác trắc địa. Có hai loại góc: góc bằng  và góc đứng V. §II.1 NGUYÊN LÝ ĐO GÓC 1. Nguyên lý đo góc bằng Giả sử ngoài thực địa có 3 điểm A,O,B ở các độ cao khác nhau. OA và OB là góc nghiêng trong không gian. Dùng phép chiếu vuông góc để chiếu góc AOB xuống mặt phẳng nằm ngang (P), ta được góc bằng A1O1B1. Muốn đo góc bằng trước tiên phải đặt trên trục thẳng đứng OO1 một bàn khắc độ nằm ngang ( gọi là bàn độ ngang) và dụng cụ được chế tạo theo nguyên lý trên gọi là máy kinh vĩ. Tiến hành dựng máy tại điểm O (Điểm O gọi là điểm trạm đo) và tiến hành cắm tiêu tại 2 điểm A, B ( A, B gọi là 2 điểm ngắm). Vậy khi đo góc bằng kẹp giữa hai hướng ngắm OA và OB thì không có nghĩa là đi đo trực tiếp giá trị góc đó mà đi đo hình chiếu bằng của góc kẹp giữa 2 hướng ngắm ấy lên mặt phẳng nằm ngang P. Góc bằng thường ký hiệu là . (hình 2.1) Vậy trị số góc bằng  được xác định như sau: =a - b A (Máy kinh  (Tiêu  A(Điểm O (Tiêu (Điểm trạm v1 B(Điểm Đường nằm ngang v2 A1 B a O1  P b B1 Hình 2.1 Hình 2.2 2. Nguyên lí đo góc đứng Góc đứng là góc tạo bởi hướng ngắm và mặt phẳng nằm ngang. Góc đứng ký hiệu là V. Trên hình 2.2, V1 là góc đứng ứng với tia ngắm qua A, V2 là góc đứng ứng với tia ngắm qua B. Nếu hướng ngắm nằm phía trên đường nằm ngang thì góc đứng dương (V 1>00) và ngược lại (V2
Để đo góc đứng, phải bố trí một bàn khắc đứng, vuông góc với bàn độ ngang và máy Kinh vĩ ngoài có bàn độ ngang còn có bàn độ đứng. +Từ nguyên lý trên ta rút ra kết luận muốn đo góc, bằng máy kinh vĩ phải: - Đặt máy kinh vĩ sao cho trục đứng của nó trùng với phương dây dọi đi qua đỉnh của góc. Gọi là định tâm máy. - Làm cho bàn độ ngang cân bằng gọi tắt là cân bằng máy. - Tìm cho được các tia chính OA, OB là nội dung của thao tác bắt điểm. - Đọc trị số hướng ở bàn độ gọi là đọc bàn độ. §II.2 CẤU TẠO MÁY KINH VĨ 1. Tác dụng Tác dụng chủ yếu của máy kinh vĩ là dùng để đo góc, ngoài ra máy kinh vĩ còn dùng để đo độ dài và đo độ cao giữa các điểm. 2. Phân loại - Theo cấu tạo : Máy kinh vĩ chia ra 3 loại: + Máy kinh vĩ kim loại: Bàn độ ngang và bàn độ đứng được làm bằng kim loại, nên máy có độ chính xác thấp, lạc hậu, hiện nay ít sử dụng.Ví dụ máy kinh vĩ TT50, TT5... Những máy này do công nghệ chế tạo lạc hậu nên đã ngừng sản xuất, hiện nay không sử dụng. + Máy kinh vĩ quang học : Có bàn độ làm bằng thuỷ tinh chất lượng cao, các vạch chia độ được khắc hoặc in chụp trên các đĩa thuỷ tinh và được bảo vệ bởi vỏ bọc kim loại. Đọc số thông qua hệ thống quang học và gương chiếu sáng. Hiện nay máy còn được sử dụng nhiều ở Việt Nam như TB1, TT4, Theo 010, Theo 020, Theo )80... Máy Kinh Vĩ quang học Máy Kinh Vĩ kim loại Máy toàn đạc điện tử + Máy Kinh vĩ quang học điện tử: Là máy hoạt động theo chế độ tự động hoá, nhờ số hoá tín hiệu và các phần mềm lập trình đo, nên việc đo ngắm và tính toán thuận tiện và đơn giản rất nhiều. Ví dụ T100 ( Thuỵ Sỹ), DT6 ( Nhật). Hiện nay nhiều nước còn sản xuất các loại máy kinh vĩ điện tử kết hợp với đo xa điện tử tạo thành máy toàn đạc điện tử. Đây là một máy đo tự động đa chức năng với độ 11
chính xác cao, có thể biết được ngay các kết quả đo như góc bằng, góc đứng, khoảng cách ngang, chênh cao, toạ độ...Sử dụng rất tiện lợi trong đo vẽ bản đồ và bố trí công trình. - Theo độ chính xác: Chia ra 3 nhóm: + Nhóm 1: Máy kinh vĩ có độ chính xác cao với sai số m = 0,5’’  2’’0. + Nhóm 2: Máy kinh vĩ có độ chính xác trung bình với sai số m = 2’’  10’’. + Nhóm 3: Máy kinh vĩ có độ chính xác thấp với sai số m = 10’’  60’’. 3. Cấu tạo 3.1. Cấu tạo chung: Máy Kinh vĩ gồm có 3 phần chính: + Chân máy: bằng gỗ hay bằng kim loại, cấu tạo dưới dạng kiềng 3 chân, các chân máy có thể thay đổi độ dài. + Đế máy: Là bàn đế có 3 ốc cân, thường được cấu tạo dưới dạng tam giác đều khuyết đỉnh, đế máy là bộ phận liên kết giữa chân máy và thân máy. + Thân máy: Chân máy Máy Kinh vĩ -Phần máy có các bộ phận chính sau: Bàn độ ngang, bàn độ đứng, hệ thống ống kính, hệ thống đọc số, ống thuỷ dài, ống thuỷ tròn, ốc khoá chuyển động quay của ống kính và của máy, gương chiếu sáng, bộ phận định tâm, núm đặt bàn độ. Tất cả các bộ phận máy đều được bố trí theo mối liên hệ kết cấu chặt chẽ thông qua các yếu tố hình học về các trục của máy. 12
3.2. Các hệ trục chính ( Hình 2.3) C - VV’ Trục quay máy. V - HH’ Trục quay ống kính. H H’ - CC’ Trục ngắm ống kính. - LL’ Trục ống thuỷ dài + Các yêu cầu kỹ thuật L L’ VV’  HH’ và  LL’, đi qua tâm bàn độ ngang. HH’ đi qua tâm bàn độ đứng C’ và // LL’, CC’ VV’ : CC’  HH’ V’ 3.3. Cấu tạo chi tiết Hình 2.3 - Ống kính: bộ phận ngắm (hình 2.4) Là 1 hệ thống quang học gồm có kính vật, bộ phận điều quang, kính mắt, lưới chỉ. Kính vật ốc điều quang Màng dây chữ thập Kính mắt C C' Thấu kính phân kỳ Hình 2.4 - Bàn độ: bộ phận tạo số đọc (hình 2.5 a và 2.5b) Bàn độ được là 1 đĩa hình tròn đặc hoặc rỗng ở giữa có đường kính từ 60mm đến 250mm, làm bằng thuỷ tinh quang học, bên trên có khắc vạch chia. - Nếu chia 360 khoảng thì 1 khoảng ứng 10 - Nếu chia 400 khoảng thì 1 khoảng ứng 1 grad 13
Bàn độ đứng 00 0 330 30 0 300 60 270 90 2400 1200 Bàn độ ngang 2100 1500 1800 Hình 2.5 a Hình 2.5 b + Cách đọc số ( hình 2.6a,b) Trên đĩa chia độ chỉ khắc các vạch chia đến phần độ mà chưa chia đến khoảng phút thì dùng thang đọc số để đọc trị số phút và phần mười phút (hình 2.6a). Thang đọc số được chia thành 60 khoảng và đánh số từ 0 - 6. Độ dài của thang đọc số tính từ vạch 0 - 6 đúng bằng độ dài cung tương ứng 10 trên bàn độ ngang, do đó giá trị mỗi khoảng chia của thang đọc số = 1’. Vậy dựa vào thang đọc số ta đọc chính xác tới 0,1’. V Thang đọc số 440 27 450 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 1210 0 1 2 105 3 4 5 6 H H ình 2.6 a H ình 2.6b - Nhìn vào cửa sổ đọc số để đọc giá trị góc (hình 2.6b). Dựa vào bàn độ để đọc số đọc phần độ và dựa vào thang đọc số để đọc số đọc đến phần phút và ước đọc đến phần lẻ của phút hoặc giây. *Ví dụ : Trên hình vẽ đọc được: Số đọc trên bàn độ đứng là 270 27’2 Số đọc trên bàn độ ngang là 1050 26’4 -ống thuỷ dài + ống thuỷ tròn : bộ phận cân bằng 14
Trong chứa ete hoặc cồn, trong có bọt khí ( chứa 1 khoảng nhỏ) và được gắn vào bàn độ nằm ngang ống thuỷ là 1 ống thuỷ tinh cong bịt kín, bên ngoài là trụ sắt có 2 ốc điều chỉnh, dựa vào tính chất bọt khí luôn nằm ở vị trí cao nên người ta dùng ống thuỷ để đưa bọt nước vào giữa, lúc này máy ở vị trí cân bằng. - Cân bằng sơ bộ dựa vào ống thuỷ tròn ( hình 2.7). - Cân bằng chính xác dựa vào ống thuỷ dài kết hợp với 3 ốc cân máy để đưa máy về vị trí cân bằng ( hình 2.8) bọt khí bọt nước Ete (cồn) Hình 2.7 Hình 2.8 §II.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO GÓC BẰNG 1. Các thao tác cơ bản tại trạm đo (Thao tác cần thiết để đưa máy kinh vĩ vào điểm đo) +Đặt độ dài chân máy Mở ốc hãm chân máy, kéo chân máy dài ngang cằm người đo, mở 3 chân máy thành tam giác đều. Đặt chân máy sao cho khi ngắm qua vòng tròn móc treo dọi thấy điểm đo ở giữa. +Lắp máy vào chân: Lấy máy kinh vĩ ra khỏi hộp máy, chú ý ấn núm khoá khi bật nắp hòm máy, lắp máy vào chân nhờ ốc nối máy. + Định tâm Mục đích của việc định tâm là điều chỉnh cho tâm máy nằm trên đường thẳng đứng qua tâm trạm đo. Có thể định tâm bằng quả dọi bằng cách treo quả dọi cho đầu nhọn quả dọi rơi đúng tâm trạm đo. 15
Quả dọi : Điểm trạm đo Điểm mốc trạm đo Định tâm bằng dọi Định tâm quang học Với các máy có dọi tâm quang học thì điều chỉnh bộ phận dọi tâm quang học trên máy sao cho khi nhìn vào kính dọi tâm ta thấy vòng tròn định tâm nằm đúng tâm trạm đo. + Cân bằng máy Mục đích cân bằng máy là điều chỉnh cho trục đứng của máy về vị trí thẳng đứng và bàn độ ngang đặt ngang bằng. Trước hết quay máy cho ống thuỷ dài trên bàn độ ngang nằm // với đường nối hai ốc cân 1và 2 ( hình 2.9 ) dùng 2 ốc cân này để đưa bọt nước vào giữa bằng cách vặn đồng thời 2 ốc cân 1và 2 ngược nhau để từ từ đưa bọt nước ở ống thuỷ dài tập trung vào giữa, sau đó quay máy đi 900 dùng ốc cân thứ 3 tiếp tục đưa bọt thuỷ vào giữa (hình 2.10) . 1 2 1 2 3 3 (Hình 2.9) (Hình 2.10) Tiếp tục làm như vậy vài lần cho đến khi xoay mọi vị trí bọt thuỷ dài vẫn nằm ở giữa thì cân bằng đạt yêu cầu. + Ngắm chuẩn Mục đích của ngắm chuẩn là điều chỉnh hướng ngắm, ngắm đúng mục tiêu. Trước hết lấy độ rõ nét của màng dây chữ thập trong ống kính bằng cách ngắm vào một vật sáng màu ( bức tường trắng hoặc bầu trời) và điều chỉnh kính ngắm mắt sao cho nhìn vạch chữ thập được rõ nét nhất. Sau đó bắt mục tiêu sơ bộ bằng đầu ruồi hoặc lỗ ngắm trên ống kính, quay ốc điều ảnh để nhìn rõ ảnh. Cuối cùng khoá ốc quay máy và ốc quay ống kính rồi bắt điểm chính xác bằng các ốc vi động ngang và vi động đứng. Nếu khi ngắm thấy tiêu ngắm nghiêng thì ngắm xuống phần dưới (phần chân ) tiêu . 16
2. Phương pháp đo góc đơn Phương pháp này được áp dụng với trạm đo có 2 hướng ngắm (hình 2.11). Ví dụ: Trên thực địa cần xác định góc bằng AOB được hợp bởi 2 hướng ngắm OA, OB. Trước hết đặt máy tại O dọi đúng điểm O và cân máy, dựng tiêu tại A, B. Thao tác đo 1 góc bằng ta phải đo góc ở cả 2 vị trí bàn độ đứng và sau đó lấy trung bình Điểm ngắm A thì được giá trị góc đo. Mỗi 1 góc đo có thể đo 1, 2 hoặc nhiều vòng đo, rồi lấy giá trị trung bình tuỳ thuộc O yêu cầu độ chính xác. Trạm đo Điểm ngắm Hình 2.11 B +Nửa vòng đo thuận kính ( bàn độ đứng nằm bên tay trái): - Quay ống kính đến tiêu dựng tại A , bắt tiêu A đọc số đọc bàn độ ngang ta được số đọc a1, sau đó quay thuận chiều kim đồng hồ đến bắt tiêu tại B và đọc được số đọc b1 trên bàn độ ngang. Như vậy góc AOB đã đo xong nửa vòng đo thuận kính: 1 = b1 - a1 ( 2.1) +Nửa vòng đo đảo kính (bàn độ đứng nằm bên tay phải người đo): -Tại B đảo ống kính bằng cách quay máy xung quanh trục của nó 180 0 và quay ống kính xung quanh trục ống kính 180 0, tại B sau khi chuyển bàn độ đứng về bên tay trái người đo bắt tiêu tại B và đọc được số đọc b2 , sau đó quay ngược chiều kim đồng hồ bắt tiêu tại A và đọc được số đọc a2. Như vậy góc AOB đã đo xong nửa vòng đo đảo kính: 2 = b2 - a2 (2.2) Khi thực hiện đo góc ở 2 vị trí bàn độ để loại trừ ảnh hưởng của sai số trục ngắm và sai số trục quay của ống kính, vậy số đọc ở hai vị trí bàn độ theo lý thuyết sẽ sai khác nhau 180 0. Nếu trường hợp 1 2 sai nhau trong giới hạn cho phép là f() = 1,5t trong đó (t) là độ chính xác của máy thì góc đo  được tính như sau: 1   2 b1  a1  b2  a2  =  (2.3) 2 2 Trong trường hợp 1 , 2 sai khác nhau vượt quá giới hạn cho phép thì huỷ bỏ kết quả đo và tiến hành đo lại. 17
VD : Đo góc AOB trên ta được: Nửa vòng đo thuận : A: a1 = 0001’30’’ B: b1 = 40010’00’’ Nửa vòng đo đảo: A: a2 = 180001’00’’ B: b2 = 220010’30’’ Vậy 1 = b1 - a1 = 40010’00’’ - 0001’30’’ = 40008’30 ’ Vậy 2 = b2 - a2 = 220010’30’’ -180001’00’’ = 40009’30’’ Nếu trong giới hạn 1.5t với t = 1' thì kết quả đo trên đạt yêu cầu   40008'30 '' 40009 '30 ''  1 2   400 09 '00 '' 2 2 3. Phương pháp đo toàn vòng Phương pháp này thường được áp dụng tại các trạm đo có nhiều hướng ngắm (hình 2.12). Ví dụ: Tại điểm O ta cần đo góc đến 4 hướng A, B, C, D, vậy đặt máy tại O, cân bằng máy . Dựng tiêu tại A, B, C, D và các góc đo cũng được tiến hành bởi 2 nửa vòng đo A D O C B Hình 2.12 +Nửa vòng đo thuận kính Quay ống kính đến tiêu dựng tại A đọc số đọc bàn độ ngang ta được số đọc a1,, sau đó quay thuận chiều kim đồng hồ đến bắt tiêu tại B, C, D và đọc được số đọc b1,c1, d1. Sau đó khép vòng bằng cách từ D quay máy bắt lại A đọc số đọc a1’. Như vậy trong nửa vòng đo thuận hướng A được đọc số 2 lần, nếu 2 số đọc taị hướng A đo chênh nhau không lớn quá độ chính xác của máy thì kết quả đo đạt yêu cầu, nếu lệch nhau phải tiến hành đo lại. +Nửa vòng đo đảo kính Tại O đảo ống kính bằng cách quay máy xung quanh trục của nó 180 0 và quay ống kính xung quanh trục ống kính 180 0 sau đó quay thuận chiều kim đồng hồ về bắt tiêu tại A và đọc được số đọc a2 , sau đó quay ngược chiều kim đồng hồ đến bắt tiêu tại 18
D, C, B và đọc được số đọc d2 ,c2, b2 lại khép về A và đọc số đọc a2’ Nếu 2 trị số đọc tại A đo chênh nhau trong giới hạn thì kết quả đo chấp nhận . Các số đọc thuận và đảo kính khi ngắm về cùng 1 hướng chỉ cho phép sai lệch trong giới hạn là 1,5 t. Như vậy đã đo xong 1 lần đo toàn vòng và từ kết quả đo thuận và đo đảo các góc tính giá trị trung bình kết quả từng góc đo. - Nếu sự chênh lệch ở các hướng giữa hai nửa vòng đo nhỏ hơn sai số cho phép thì tính gía trị trung bình cho mỗi hướng đo được tính theo công thức: T  P 1800 TBH  ( 2.4 ) 2 - Giá trị từng góc đo được tính bằng trung bình hướng sau trừ trung bình hướng trước theo công thức tổng quát sau: i  TBHsau  TBHtruoc (2.5) - Để nâng cao độ chính xác phải tiến hành đo nhiều vòng tại 1 trạm máy. Sau mỗi vòng đo phải thay đổi vị trí bàn độ ngang theo công thức ai+1 = ai + 1800/n. (2.6) Trong đó: ai là số đọc ban đầu của vòng đo thứ i; n là số vòng cần đo 4. Phương pháp ghi sổ và tính góc 4.1. Ghi sổ đo theo mẫu sổ đo cho góc đơn Ngày đo Người đo Thời tiết Người ghi sổ Số liệu máy Người kiểm tra TT Trạm Điểm Vị trí Số đọc bàn góc 1/2 Góc 1 Góc trung lần đo ngắm BDD độ ngang lần đo lần đo bình đo A Trái 0045’35’’ 0 B Trái 75015’00’’ 74029’25’’ 1 A phải 180045’37’’ 74029’26’’ 0 B Phải 255015’05’’ 74029’28’’ 74029’53’’ 2 A Trái 90008’15’’ 0 B Trái 164038’45’’ 74030’30’’ 19
A phải 270008’10’’ 74030’20’’ 0 B Phải 344038’20’’ 74030’10’’ 4.2. Mẫu sổ đo toàn vòng Ngày đo Người đo Thời tiết Người ghi sổ Số liệu máy Người kiểm tra Số đọc trên BĐ ngang Trạm Vòng Điểm Giá trị góc Vtrí Trung bình giá trị góc đo đo đo trung bình Vtrí BĐtrái BĐphải Hướng 1 vòng đo 00005'14’’ A 00005'14’’ 180005'16’’ 00005'14’’ B 68019'26’’ 248019'30’’ 68019'28’’ 68014'14’’ 1 o C 149037'32’’ 329037'34’’ 149037'33’’ 81018'05’’ D 295043'48’’ 115043'40’’ 295043'44’’ 146006'10’’ A 00005’12’’ 180005'12’’ 00005'13’’ 64021'30’’ §II.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO GÓC ĐỨNG HOẶC GÓC THIÊN ĐỈNH Tuỳ theo kiểu khắc vạch tên bàn độ đứng mà trị đo là góc đứng V hoặc góc thiên đỉnh Z (hình 2.13). Để đo V hoặc Z nhất thiết phải cân bằng bàn độ đứng và phải đo hai vị trí bàn độ để hạn chế sai số chỉ tiêu MO hoặc MZ 1. Đo góc Z Ở vị trí thuận kính: Ngắm điểm B khoá ốc hãm ngang và dọc rồi dùng các ốc vi động tương ứng đưa ảnh điểm ngắm vừa sát với với mép chỉ ngang của màng dây chữ thập. Dùng ốc cân của ống thuỷ dài trên bàn độ đứng đưa bọt nước vào giữa ( đối với máy có kompensator thì bàn độ đứng tự động cân bằng). Dựa vào thang đọc số V đọc số đọc L'B và ghi vào sổ đo. Ở vị trí đảo kính: Thao tác tương tự , ta được số đọc R'B. Sau đó tiến hành tính sai số chỉ tiêu MO hoặc MZ và trị số góc đứng V. Ví dụ 3 lần ta đo Z bằng máy kinh vĩ 2T2 nên ta dùng công thức: MZ = (L' + R' - 3600) / 2 (2.7) Z = L' - MZ 20