CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRONG ...

1. Trang chủ >
2. Luận Văn - Báo Cáo >
3. Báo cáo khoa học >

CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRONG TRẮC ĐỊA

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.19 MB, 88 trang )

Đồ án tốt nghiệphạng IV là tập hợp điểm được phát triển lần lượt từ cao xuống thấp tạo thànhmột mạng lưới điểm khống chế độ cao trải đều và rộng khắp. Để phục vụ trựctiếp công tác đo vẽ bản đồ người ta thành lập các điểm độ cao cấp kỹ thuật. Lướiđộ cao kỹ thuật được thành lập dựa vào các điểm độ cao cấp Nhà nước.Hình 2.1. Lưới khống chế cấp Nhà nướcTrình bày chi tiết về lưới khống chế đo vẽ.2.1.3 Lưới khống chế đo vẽLưới khống chế đo vẽ là cấp lưới cuối cùng phục vụ trực tiếp cho công tác đođạc thành lập bản đồ địa hình các loại tỷ lệ. Mật độ điểm khống chế đo vẽ tùythuộc vào độ lớn của khu vực đo vẽ, điều kiện địa hình và tỷ lệ bản đồ. Tùythuộc vào hình dạng khu vực đo vẽ, lưới khống chế đo vẽ có thể được thành lậptheo các phương pháp sau đây: Lưới đường chuyền kinh vĩ, lưới tam giác nhỏ vàlưới điểm giao hội.1. Đường chuyền kinh vĩĐường chuyền kinh vĩ là tập hợp điểm bố trí trên khu vực đo vẽ tạo với nhauthành những đường gãy khúc liên tục. Tùy theo khả năng đo nối với các điểmkhống chế cấp cao, hình dạng khu vực đo vẽ và độ chính xác yêu cầu, có thểthành lập đường chuyền kinh vĩ theo các dạng sau đây:- Đường chuyền kinh vĩ khép kín: xuất phát từ một điểm đã biết toạ độ và mộtcạnh đã biết góc phương vị, đường chuyền phát triển qua khu vực đo vẽ rồi quayvề khép vào điểm đầu và cạnh đầu (hình 2.2a).- Đường chuyền kinh vĩ phù hợp: xuất phát từ một điểm đã biết toạ độ và mộtcạnh đã biết góc phương vị đường chuyền phát triển qua khu vực đo vẽ và phíaHồ Viết Tuấn16Đồ án tốt nghiệpcuối được nối với một điểm đã biết toạ độ và một cạnh đã biết góc phương vị(hình 2.2b).- Đường chuyền kinh vĩ treo: xuất phát từ một điểm đã biết toạ độ và một cạnhđã biết góc phương vị đường chuyền phát triển qua khu vực đo vẽ, phía cuốikhông được nối với các điểm cấp cao khác (hình 2.2c).Trong thực tế khi đo vẽ địa hình một khu vực, thường bố trí đường chuyền thànhnhiều hình đa giác liên kết với nhau hoặc các đường giao nhau tại một điểm nútgọi là lưới đường chuyền (hình 2.2d). Toàn bộ quy trình công nghệ đối vớiđường chuyền kinh vĩ được chia làm 3 công đoạn chính: thiết kế, chọn điểm đođạc và tính toán. Mỗi công đoạn đều có những yêu cầu kỹ thuật riêng.a.b.c.d.Hình 2.2. Các dạng đường chuyền kinh vĩa/ Đường chuyền kinh vĩ khép kín; b/ Đường chuyền kinh vĩ phù hợp;c/ Đường chuyền kinh vĩ treo; d/ Lưới đường chuyền có điểm nút;Hồ Viết Tuấn17Đồ án tốt nghiệp2. Lưới tam giác nhỏLưới tam giác nhỏ gồm một hệ thống các điểm trên mặt đất được bố trí thànhcác hình tam giác nối tiếp nhau (hình 2.3). Lưới tam giác nhỏ có các hình dạngcơ bản sau:Hình 2.3. Các dạng lưới tam giác nhỏQuá trình công nghệ thành lập lưới tam giác nhỏ gồm 3 giai đoạn: thiết kế chọnđiểm, đo đạc và tính toán.Khi thiết kế chọn điểm phải lưu ý các yêu cầu sau đây:- Các điểm phân bố đều trong khu vực đo.- Các cạnh tam giác gần bằng nhau, các góc phải lớn hơn 30o và nhỏ hơn 120o.- Các điểm phải được bố trí nơi đất đá ổn định, địa thế có lợi cho việc bao quátđịa hình xung quanh.- Tại mỗi điểm phải có đường ngắm thông suốt đến các điểm lân cận.Tùy thuộc vào khả năng thiết bị, độ chính xác yêu cầu và điều kiện địa hình,lưới tam giác nhỏ có thể thành lập theo 3 phương án: lưới đo góc, lưới đo góccạnh và lưới đo cạnh. Trong những năm gần đây, nhờ sự ra đời của các máy đochiều dài điện tử (EDM) và máy toàn đạc điện tử (total station), công tác đochiều dài cạnh các mạng lưới tam giác trở nên dễ dàng hơn. Có nhiều thêm cácyếu tố được đo, làm tăng cường khả năng kiểm tra các điều kiện hình học, nângcao độ chính xác và độ tin cậy kết quả tính toán tọa độ các điểm trong các mạngHồ Viết Tuấn18Đồ án tốt nghiệplưới.Trong phạm vi này sẽ trình bày chi tiết hơn phương pháp thành lập lưới tamgiác đo góc.Đo góc bằng là công tác chủ yếu trong đo lưới tam giác đo góc. Thông thường,các góc được đo bằng phương pháp toàn vòng. Số vòng đo phụ thuộc vào loạimáy kinh vĩ và độ chính xác yêu cầu. Trong lưới tam giác đo góc, phải biết độdài một cạnh đầu tiên; cạnh đó có thể đã biết hoặc phải đo. Đây là cạnh khởitính, yêu cầu được xác định với độ chính xác cao. Trong lưới tam giác, biết gócphương vị và độ dài một cạnh, đo các góc trong tam giác ta sẽ tính được gócphương vị và độ dài các cạnh khác. Cuối cùng, dựa vào toạ độ điểm đầu tínhđược toạ độ các điểm trong toàn lưới. Toàn bộ lưới tam giác là một kết cấu hìnhhọc thống nhất, các yếu tố góc và cạnh liên quan với nhau. Quá trình tính toánlưới có xét đến toàn bộ mối liên quan đó, trong trắc địa gọi là bình sai(adjustment). Trong lưới tam giác nhỏ với chức năng khống chế đo vẽ, việc bìnhsai tính toán thường được tiến hành bằng phương pháp gần đúng. Sau đây, sẽgiới thiệu phương pháp bình sai gần đúng của một số dạng lưới tam giác nhỏ đogóc điển hình.- Lưới đa giác trung tâmGiả sử có hình đa giác trung tâm (hình 2.4). Các tam giác liên kết với nhau tạothành một đa giác, trong đó có 2 điểm đã biết tọa độ là P(XP, YP) và O(XO, YO).Trong lưới đa giác trung tâm, để xác định tọa độ các điểm 1, 2, 3, … n cần đo tấtcác góc trong các tam giác Ai, Bi, và Ci. Hình này có n tam giác, đo tất cả 3ngóc, để xác định toạ độ của (n-2) điểm. Từ toạ độ điểm A và O tính được chiềudài cạnh khởi đầu dPO và phương vị khởi đầu αPO, trên cơ sở đó để tính chuyềnphương vị và chiều dài các cạnh khác trong đa giác. Vì các góc đo có chứa saisố, nên phải tiến hành bình sai hiệu chỉnh các trị đo cho phù hợp với các điềukiện hình học của lưới. Các điều kiện đó là:Hồ Viết Tuấn19Đồ án tốt nghiệpHình 2.4. Lưới đa giác trung tâm- n điều kiện hình tam giác: tổng các góc trong mỗi tam giác bằng 180o,- 1 điều kiện vòng: tổng số góc ở tâm O bằng 360o,- 1 điều kiện cực: từ độ dài cạnh PO, tính qua các tam giác, trở về cạnh PO, phảibằng chiều dài cạnh PO khởi tính.- Chuỗi tam giácGiả sử có các điểm 1, 2, 3,..., n được bố trí giữa bốn điểm cấp cao đã biết tọa độ.Xuất phát từ 2 điểm A, B và khép vào 2 điểm C, D. Các điểm nối với nhau tạothành chuỗi tam giác.Trong chuỗi tam giác có n tam giác (hình 2.5) phải đo 3n góc để xác định toạ độcủa (n-4) điểm. Lý luận tương tự như hinh đa giác trung tâm: do kết quả đo góc cósai số nên phải tiến hành bình sai để hiệu chỉnh các trị số đo cho thoả mãn các điềukiện hình học của lưới.Hình 2.5. Chuỗi tam giácHồ Viết Tuấn20Đồ án tốt nghiệpĐối với chuỗi tam giác, các điều kiện đó là:- n điều kiện tổng các góc trong tam giác bằng 180o,- 1 điều kiện góc phương vị,- 1 điều kiện cạnh.- Lưới tứ giácCần xác định tọa độ 2 điểm D và C trên cơ sở 2 điểm cấp cao đã có tọa độ A vàB. Bốn điểm tạo thành một tứ giác ABCD. Trong lưới tứ giác (hình 2.6), đo 8góc để xác định toạ độ 2 điểm. Các điều kiện trong lưới tứ giác bao gồm:- 1 điều kiện tứ giác:- 2 điều kiện góc đối đỉnh:∑A + ∑Bii= 3600A1 + B1 = A 3 + B3A 2 + B2 = A 4 + B 4- 1 điều kiện cạnh: từ độ dài cạnh AB tính chuyền qua các tam giác trở về cạnhAB phải bằng độ dài cạnh này lúc đầu. Quá trình bình sai hiệu chỉnh góc nhưsau:Hình 2.6. Lưới tứ giác2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊVỆ TINH2.2.1 Nguyên lý cấu tạo hệ thống định vị toàn cầuHệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System-GPS) được quân đội Mỹbắt đầu nghiên cứu năm 1973 nhằm phục vụ cho mục đích quân sự. Đầu thập kỷ80 thế kỷ 20 Mỹ mới cho phép sử dụng GPS trong dân sự. Hệ thống định vị toànHồ Viết Tuấn21Đồ án tốt nghiệpcầu GPS - gọi đầy đủ là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing andRanging Global Positioning System)-được coi là một trong những thành tựukhoa học lớn lao nhất của thế kỷ 20. Cho đến nay, các quốc gia, các trung tâmkhoa học trên thế giới vẫn không ngừng nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPStrong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có kỹ thuật môi trường. Hệ thống địnhvị toàn cầu GPS bao gồm 3 phần (đoạn) chính:Đoạn không gian (Space segment)Đoạn không gian bao gồm 24 vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20200 km, phân bốtrên 6 mặt phẳng quỹ đạo gần tròn, các quỹ đạo nghiêng so với mặt phẳng xíchđạo một góc 55 0. Cấu tạo như vậy là để từ bất kỳ vị trí nào trên Trái Đất, vàobất kỳ thời điểm nào trong ngày cũng đều nhìn thấy ít nhất 4 vệ tinh. Trên các vệtinh đều có đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cao (cỡ 10 -12) và thiết bị tạo daođộng với tần số chuẩn 10,23MHz. Các vệ tinh liên tục phát 2 tín hiệu sóng tảivới tần số:L1 = 154 fo = 1575,42 MHzL2 = 120 fo = 1227,60 MHzHình 2.2.1. Đoạn không gianL1 và L2 thuộc giải sóng cực ngắn, nhờ thế, trên đường xuống Trái Đất, chúng ítchịu ảnh hưởng của tầng điện ly. Tùy thuộc vào lĩnh vực, mục đích sử dụng vàđộ chính xác yêu cầu, các tín hiệu sóng tải L 1 và L2 sẽ được điều biến theo mộttrong 3 mã (code) sau đây:C/A code (Coarse/Acquisition Code) - thường gọi là code thô, có tần số thấp(1,023 MHz). Code này chỉ điều biến sóng tải L1, chỉ khi có sự can thiệp của cáctrạm điều khiển mặt đất mới có thể điều biến cả L2.Hồ Viết Tuấn22Đồ án tốt nghiệpP-code (Pricision Code) - là code chính xác, tín hiệu của P-code có tần số bằngtấn số chuẩn (10,23MHz), có thể điều biến cả 2 sóng tải L 1 và L2. Code này gọilà code tựa ngẫu nhiên (Pseudorandom Noise) rất khó bị giải mã.Đoạn điều khiển (Control segment)Là tập hợp hệ thống kỹ thuật trên mặt đất nhằm theo dõi và duy trì hoạt động hệthống. Toàn bộ hệ thống điều khiển phân bố vòng quanh Trái Đất, bao gồm:1 trạm điều khiển trung tâm MCS (Master Control Station) đặt ở ColoradoSprings (Mỹ).4 trạm theo dõi (Monitor Tracking Station) đặt ở Hawaii, Ascencion Island,Diego Garcia và Kwajalein.3 trạm xử lý số liệu và truyền tín hiệu lên vệ tinh (uplink/dowlink antenae) đặt ởAscencion Island, Diego Garcia, Kwajale.Nhiệm vụ các trạm theo dõi và xử lý số liệu là theo dõi hoạt động các vệ tinh, xửlý số liệu, chuyển thông tin về MCS để từ đó các thông tin đạo hàng được cungcấp cho các vệ tinh.Hình 2.2.1. Đoạn điều khiển trên mặt đấtĐoạn sử dụng (User segment)Đoạn sử dụng bao gồm hệ thống các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệtinh để khai thác, sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Công nghệ GPS được sửdụng phục vụ rất nhiều mục đích: như dẫn đường các phương tiện giao thôngtrên biển, trên đất liền, trên không; xác định tọa độ các đối tượng trên bề mặtđất; cảnh báo động đất, sóng thần và các tai biến thiên nhiên khác. Công nghệGPS được ứng dụng mạnh mẽ và có hiệu quả trong lĩnh vực trắc địa-bản đồ, từthành lập lưới khống chế cơ sở các cấp đến đo vẽ chi tiết thành lập bản đồ địaHồ Viết Tuấn23Đồ án tốt nghiệphình và mặt cắt. Vì các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu sóng tải L 1 và L2 nên cácmáy thu cũng được chia làm hai loại: máy thu 1 tần số và máy thu 2 tần số. Hiệnnay, trên thế giới có nhiều hãng sản xuất các thiết bị thu tín hiệu GPS phục vụcông tác trắc địa với các cấu hình, kích thước và mục đích sử dụng khác nhau,như Trimble Navigation, Ashtech (Mỹ), Sokia, Topcon (Nhật Bản), Leica (ThụySỹ), Geotronics (Thụy Điển), Sersel (Pháp), v.v... Hình 2.2.3 minh họa một sốmáy thu GPS phổ biến, hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.Hình 2.2.3. Máy thu GPS a) Trimble (Mỹ); b) Topcon (Nhật Bản)2.2.2 Các phương pháp định vị GPS1. Định vị GPS tuyệt đốiĐịnh vị GPS tuyệt đối được thực hiện theo nguyên tắc giao hội không gian trêncơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu trên mặtđất. Sở dĩ gọi là khoảng cách giả, bởi vì khoảng cách từ vệ tinh đến máy thuđược xác định không thể tránh khỏi các sai số:• Sai số đồng hồ vệ tinh.• Sai số đồng hồ máy thu.• Sai số do tín hiệu lan truyền trong môi trường điện ly và khí quyển.Hồ Viết Tuấn24Đồ án tốt nghiệpKhoảng cách đã xác định không phải khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thugọi là khoảng cách giả. Tại một trạm trên mặt đất, tiến hành đồng thời đokhoảng cách đến 4 vệ tinh, có 4 phương trình được lập ở dạng:( XS1 − X ) + ( YS1 − Y ) + ( ZS1 − Z ) = ( R 1 − C.∆t ) 2222( XS2 − X ) + ( YS2 − Y ) + ( ZS2 − Z ) = ( R 2 − C.∆t ) 2222 ( XS3 − X ) + ( YS3 − Y ) + ( ZS3 − Z ) = ( R 3 − C.∆t ) 2222( XS4 − X ) + ( YS4 − Y ) + ( ZS4 − Z ) = ( R 4 − C.∆t ) 2222Hình 2.2.4. Định vị GPS tuyệt đốiCông tác quan trắc được tiến hành đồng thời từ một trạm máy (hình 2.2.4), nênthành phần ∆t trong công thức trên chỉ còn là ảnh hưởng của sai số đồng hồ máythu. Như vậy, bằng cách đồng thời đo khoảng cách giả tới 4 vệ tinh, ta sẽ xác địnhđược 4 ẩn số là các thành phần toạ độ (X, Y, H) của máy thu trong hệ toạ độWGS - 84 và sai số đồng hồ máy thu (∆t).2. Định vị GPS tương đốiNguyên lý chung của phương pháp định vị tương đối là xác định vị trí tương đốicủa một hoặc nhiều điểm so với một điểm cố định. Từ các tín hiệu GPS sẽ xácđịnh được số gia toạ độ không gian giữa điểm cố định và các điểm cần xác định.Phương pháp đo tĩnh (Static positioning):Phương pháp đo tĩnh trong định vị GPS tương đối là trường hợp sử dụng tốithiểu hai máy thu GPS, một máy đặt tại điểm đã biết toạ độ, máy kia đặt điểmHồ Viết Tuấn25Đồ án tốt nghiệpcần xác định toạ độ. Kết quả sẽ xác định được số gia toạ độ không gian(∆X,∆Y,∆H) giữa 2 điểm đó. Hai máy đồng thời liên tục thu tín hiệu từ các vệtinh chung trong một khoảng thời gian nhất định. Tuỳ thuộc vào khoảng cáchgiữa 2 điểm, độ chính xác yêu cầu; tuỳ thuộc vào loại máy thu (1 hay 2 tần số),thời gian thu tín hiệu cũng khác nhau, có thể từ 30’ đến 3 giờ. Nhiều kết quảnghiên cứu cho thấy rằng: trong giới hạn hàng chục km, phương pháp đo tĩnhcho độ chính xác cao (cỡ centimet và milimet).Hình 2.2.5. Định vị GPS tương đối tĩnhPhương pháp đo động (Kinematic positioning):Nội dung phương pháp đo động là xác định vị trí tương đối của nhiều điểm sovới một điểm cố định, đã biết toạ độ. Quy trình đo được bắt đầu từ một cạnh đáy(baseline). Có ít nhất hai máy thu được sử dụng. Một máy đặt tại điểm đầu củacạnh đáy (base), máy kia- ở điểm cuối, gọi là máy di động (rover). Hai máyđồng thời thu tín hiệu trong thời gian hai phút, gọi là khởi đo (Initialization) đểxác định số nguyên đa trị của tín hiệu vệ tinh. Sau khi khởi đo, máy di động lầnlượt chuyển đến các điểm cần xác định. Tại mỗi điểm, thời gian thu tín hiệu rấtngắn (khoảng 15 giây đến 1 phút) và cuối cùng quay trở lại điểm xuất phát(điểm đặt máy di động khi khởi đo). Một yêu cầu quan trọng đối với phươngpháp đo động là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời liên tục thu tínhiệu từ ít nhất 4 vệ tinh trong suốt chu kỳ đo. Do vậy, tuyến đo cần chọn ở khuvực thông thoáng để tín hiệu thu không bị gián đoạn (Cycle Slip). Định vị GPStương đối động có thể được chia ra làm 2 phương pháp chính:- Định vị tương đối động xử lý tức thời (RTK).Hồ Viết Tuấn26

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• ỨNG DỤNG GNSS TRONG TRẮC ĐỊA
  • 88
  • 4,975
  • 53
• Giáo dục kĩ năng sống cho HS phổ thông
  • 0
  • 6
  • 0
• Code nhúng vào Website
  • 0
  • 5
  • 0
• Code nhúng vào Website 2
  • 0
  • 5
  • 0
• Mẫu HĐ chuyển nhượng QSD đất và nhà ở
  • 0
  • 5
  • 0
• bài: phép cộng trong phạm vi 5. toán 1
  • 0
  • 8
  • 0
• Giáo án Hoạt động ngoài giờ lên lớp 7
  • 0
  • 6
  • 0
• Thơ vui Tiếng Anh
  • 0
  • 7
  • 0
• DE THI KI 1 LOP 1O
  • 0
  • 32
  • 0
• Mục đích học tập của hs
  • 0
  • 6
  • 0

Tải bản đầy đủ (.docx) (88 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(8.07 MB) - ỨNG DỤNG GNSS TRONG TRẮC ĐỊA-88 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×