Nghiên cứu bình sai kết hợp trị đo GPS và trị đo mặt đất trong hệ thống tọa độ vuông góc không gian địa diện chân trời áp dụng..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu bình sai kết hợp trị đo GPS và trị đo mặt đất trong hệ thống tọa độ vuông góc không gian địa diện chân trời áp dụng..

1. B GIÁO D C VÀ ðÀO T O Công trình ñưc hoàn thành t i B môn Tr c ñ a công trình, TR ƯNG ðI H C M - ðA CH T Khoa Tr c ñ a, Tr ưng ði h c M - ða ch t, Hà N i. Ng ưi h ưng d n khoa h c: LÊ VĂN HÙNG 1. PGS.TS ðng Nam Chinh Tr ưng ð i h c M - ða ch t 2. PGS.TS Nguy n Quang Phúc Tr ưng ð i h c M - ða ch t NGHIÊN C U BÌNH SAI KT H P TR ðO GPS VÀ TR ðO M T ðT TRONG H T A ð VUÔNG Ph n bi n 1: PGS.TS Nguy n Quang Tác GÓC KHÔNG GIAN ðA DI N CHÂN TR I ÁP D NG Tr ưng ð i h c Ki n trúc Hà N i CHO CÁC M NG L ƯI TR C ðA CÔNG TRÌNH Ph n bi n 2: TS Dươ ng Chí Công Vi n Khoa h c ðo ñc và B n ñ Ph n bi n 3: TS Nguy n V ăn V n Ngành: K thu t Tr c ña – B n ñ Cc B n ñ B T ng tham m ưu Mã s : 62520503 Lu n án s ñưc b o v tr ưc H i ñ ng ñánh giá lu n án c p Tr ưng, h p t i Tr ưng ð i h c M - ða ch t vào h i gi , TÓM T T LU N ÁN TI N S Ĩ K THU T ngày tháng n ăm 2014 Hà N i – 2014 Có th tìm hi u lu n án t i th ư vi n: Th ư vi n Qu c Gia – Hà N i ho c Th ư vi n Tr ưng ð i h c M - ða ch t
2. 1 2 M ð U - Nghiên c u v bình sai l ưi GPS trong h t a ñ vuông góc không 1. Tính c p thi t c a lu n án gian ña tâm (X,Y,Z), h t a ñ ñ a di n chân tr i; Trong công tác tr c ñ a công trình (TðCT), chúng ta có th - Nghiên c u v bình sai k t h p GPS v i các tr ño góc-cnh trong gp nh ng tr ưng h p ph i xây d ng l ưi nh ng v trí không hoàn h t a ñ ñ a di n chân tr i. toàn thu n l i cho ño GPS vì ñiu ki n thu tín hi u t v tinh b h n - Nghiên c u l p ch ươ ng trình máy tính ñ bình sai k t h p tr ño ch , do ñó khó có th áp d ng thu n túy công ngh GPS ñ xây d ng GPS và tr ño góc-cnh. lưi. Trong nh ng tr ưng h p nh ư v y, th ưng ph i k t h p hai lo i 4. Ý ngh ĩa khoa h c và th c ti n c a lu n án tr ño GPS và tr ño m t ñ t ñ t ăng tính kh thi và hi u qu trong - Các k t qu nghiên c u ñã ñt c ơ s cho vi c bình sai k t h p gi a công tác thành l p l ưi T ðCT. Th c t nêu trên ñã ñt ra nhim v tr ño GPS v i tr ño m t ñ t trong h t a ñ ñ a di n chân tr i áp cn ph i nghiên c u ph ươ ng pháp bình sai tr ño GPS k t h p v i tr dng cho các m ng l ưi T ðCT yêu c u ñ chính xác cao. ño m t ñ t và la ch n h t a ñ có th s d ng trong gi i h n nh t - ð xu t s d ng h ñ a di n chân tr i làm h t a ñ c ơ s thay th ñnh ñ làm h t a ñ c ơ s cho công tác TðCT. Vi c s d ng h t a cho h t a ñ vuông góc phng theo phép chi u UTM trong công tác ñ ñ a di n chân tr i có ñim gc thi t l p t i trung tâm khu v c xây TðCT dân d ng và công nghi p. dng l ưi ñã gi i quy t ñ ng th i c hai v n ñ nêu trên. - Thu t toán và quy trình ñã ñưc chuy n thành ph n m m bình sai 2. M c ñích, ñ i t ưng và ph m vi nghiên c u c a lu n án kt h p hoàn toàn có th s d ng trong th c ti n công tác T ðCT - Nghiên c u ph ươ ng pháp thi t l p h t a ñ ñ a di n chân tr i có Vi t Nam. gc ti v trí trung tâm công trình, hoàn thi n quy trình tính chuy n, - Có th ng d ng nh ng k t qu nghiên c u c a lu n án trong l ĩnh tính ñi gi a h t a ñ ñ a di n v i các h t a ñ th ưng dùng khác. vc ñào t o, gi ng d y, nghiên c u khoa h c và ph c v s n xu t. - Xác ñnh ph m vi s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i cho các 5. Các lu n ñim b o v mng l ưi T ðCT dân d ng và công nghi p. - Lu n ñim th nh t: V n ñ tính tr ng s tr ño trong l ưi ño thu n - Hoàn thi n c ơ s lý thuy t và ñ xu t quy trình bình sai ch t ch k t GPS c ũng nh ư l ưi GPS k t h p l ưi m t ñ t là r t quan tr ng. C n hp tr ño GPS v i các tr ño m t ñ t. ph i chu n hóa tr ño GPS theo quy trình bình sai hai b ưc. - Xây d ng ph n m m bình sai k t h p tr ño GPS v i các tr ño góc- - Lu n ñim th hai: Cn ph i tính bi n d ng góc ñ c i chính vào cnh có tính ng d ng cao trong ñiu ki n Vi t Nam. góc ño tr ưc khi bình sai k t h p tr ño GPS và tr ño m t ñ t. Các - ðánh giá ñ tin c y c a ph n m m. yu t (kích th ưc) c a m ng l ưi sau bình sai b o ñ m s phù h p 3. N i dung nghiên c u c a lu n án tt nh t v i y u t th c ñ a. ðiu này r t c n thi t ñ i v i công tác - Nghiên c u t ng quan công ngh GPS và toàn ñc ñin t (Tðð T) thi t k , thi công các công trình dân d ng và công nghi p yêu c u ñ ñ thành l p l ưi kh ng ch T ðCT; chính xác cao. - Nghiên c u h t a ñ ñ a di n chân tr i; Tính ñ i t a ñ gi a h t a - Lu n ñim th ba: H t a ñ ñ a di n chân tr i có th s d ng làm ñ ñ a di n chân tr i v i h t a ñ tr c ñ a và h t a ñ vuông góc h t a ñ c ơ s thay th cho h t a ñ vuông góc ph ng theo phép ph ng theo phép chi u UTM. chi u UTM ph c v các giai ñon kh o sát (t l l n), thi t k và thi - Xác ñnh gi i h n s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i trong T ðCT; công công trình. Ph m vi (bán kính) s d ng h t a ñ ñ a di n chân - V n ñ tính tr ng s các tr ño t ươ ng quan trong bình sai l ưi GPS; tr i ñưc ưc tính theo yêu c u bi n d ng góc và bi n d ng chi u dài.
3. 3 4 6. Các ñim m i c a lun án Da vào các tham s a, b ñ c tr ưng c a các máy GPS và - Hoàn thi n h th ng công th c ñ xác ñ nh ph m vi s d ng c a h Tðð T, ti n hành v ñ th (hình 1.1) ñ so sánh m t cách tr c quan ta ñ ñ a di n chân tr i trong T ðCT; gi a ñ chính xác ño chi u dài c nh b ng GPS ( m D-GPS ) và ñ chính - ð xu t công th c tính s c i chính bi n d ng góc ngang khi bình sai xác ño c nh b ng T ðð T (m D-TD ). Theo ñ th trên có th th y r ng, kt h p tr ño GPS v i tr ño m t ñ t trong h t a ñ ñ a di n chân tr i. kho ng cách D <2,3 km thì sai s ño c nh b ng GPS l n h ơn sai s - Xây d ng ph n m m x lý s li u v i tên g i ADGT (ADjustment ño b ng T ðð T. GPS Topography) g m các modul tính chuy n, tính ñ i, modul biên tp k t qu x lý c nh, modul bình sai l ưi GPS k t h p tr ño m t ñt trong h t a ñ ñ a di n chân tr i áp d ng cho các m ng l ưi TðCT. 7. Kh i l ưng và k t c u lu n án Kt c u lu n án ñưc trình bày trong 118 trang, 39 hình v và Hình 1.1 - So sánh sai s ño chi u dài b ng GPS và T ðð T sơ ñ, 21 b ng bi u. 1.1.3. K t h p gi a ph ươ ng pháp ño GPS và ph ươ ng pháp ño m t ñ t CH ƯƠ NG 1 Lưi kh ng ch dùng trong T ðCT th ưng có yêu c u ñ chính xác TNG QUAN V NG D NG CÔNG NGH GPS TRONG XÂY cao, l i có nh ng yêu c u riêng v thi t k , ch n ñim c ũng nh ư th i DNG L ƯI T ðCT VÀ V N ð BÌNH SAI L ƯI GPS gian thi công l ưi. N u ch áp d ng m t ph ươ ng pháp duy nh t ñ 1.1. CÁC PH ƯƠ NG PHÁP THÀNH L P L ƯI TR C ð A thành l p l ưi (ho c là ch ño m t ñ t, ho c là ch ño b ng công ngh CÔNG TRÌNH GPS) s g p ph i nh ng khó kh ăn vì ph ươ ng pháp nào c ũng ñ u có Có hai ph ươ ng pháp ch y u ñ thành l p các m ng l ưi tr c nh ng nh ưc ñim nh t ñ nh. Do ñó vi c k t h p c 2 ph ươ ng pháp ña m t b ng nói chung c ũng nh ư l ưi T ðCT, ñó là ph ươ ng pháp s ñ thành l p l ưi thì ch c ch n s phát huy ñưc ưu ñim và kh c dng các tr ño m t ñ t (truy n th ng) và ph ươ ng pháp v tinh ph c ñưc nh ng m t h n ch c a m i ph ươ ng pháp, nâng cao hi u (GNSS). M i ph ươ ng pháp ñu có nh ng ưu nh ưc ñim nh t ñ nh qu và rút ng n ñưc th i gian thi công l ưi. và ñòi h i nh ng ñiu ki n áp d ng khi ño ñ c thành l p l ưi. 1.2. T NG QUAN V NG D NG CÔNG NGH GPS TRONG 1.1.1. Nhóm các ph ươ ng pháp ño m t ñ t XÂY D NG L ƯI TR C ð A CÔNG TRÌNH Trong nh ng n ăm v a qua, ñ thành l p các m ng l ưi T ðCT, 1.2.1. ng d ng công ngh GPS trong xây d ng l ưi tr c ñ a chúng ta v n ch y u s d ng các lo i máy T ðð T. Tuy nhiên, ñi công trình n ưc ngoài vi nh ng khu v c có ña hình ph c t p, t m thông h ưng m t ñ t n ưc ngoài các nhà tr c ñ a ñã ng d ng công ngh GPS kém thì ph ươ ng pháp này t ra kém hi u qu . M t h n ch n a khi áp trong xây d ng l ưi T ðCT t r t s m, các k t qu cho th y ñ chính dng ph ươ ng pháp ño m t ñ t là ph i ch n th i ti t và th i gian ño xác (m t b ng, ñ cao) kho ng cách ng n có th ñ t ñưc kho ng thích h p ñ tránh nh h ưng c a các y u t th i ti t và khí t ưng t i 2mm ñn 5mm. các kt qu ño. 1.2.2. ng d ng công ngh GPS trong xây d ng l ưi tr c ñ a 1.1.2. Ph ươ ng pháp ño GPS công trình Vi t Nam
4. 5 6 Trong công tác T ðCT, công ngh GPS ñã ñưc nghiên c u - Ph n m m COLUMBUS v.3.8 c a Hoa K ỳ. vv ng d ng theo t ng giai ñon t thi t k , thi công ñ n giai ñon s Nh n xét chung: dng công trình. M t s công trình ñã s d ng GPS ñ l p l ưi tr c T các k t qu nghiên c u ngoài n ưc và trong n ưc ñã nêu ña ph c v thi công ñin hình nh ư: KCN Dung Qu t, Trung tâm h i trên cho th y, xu th ng d ng công ngh GPS ñ thành l p các ngh Qu c Gia, sân v n ñ ng M ðình, NMXM Bút S ơn, NMXM mng l ưi kh ng ch tr c ñ a nói chung và các m ng l ưi T ðCT nói Thái Nguyên, cu Bãi Cháy, c u Thanh Trì, KCN Yên Phong v.v riêng ñã tr nên ph bi n. Riêng trong T ðCT, nhi u công trình xây 1.3. T NG QUAN V X LÝ S LI U GPS K T H P TR dng ñưc tri n khai t i các v trí không hoàn toàn thu n l i cho ño ðO M T ð T TR C ð A CÔNG TRÌNH GPS do h n ch kh n ăng thu tín hi u t v tinh. ð c bi t ñ i v i 1.3.1. X lý s li u GPS k t h p tr ño m t ñ t trong tr c ñ a công trình xây chen ho c trên các khu v c d ki n xây d ng l ưi có công trình n ưc ngoài nhi u ñ a v t che ch n, có y u t gây nhi u tín hi u, th ưng khó có Các tr ño ∆∆∆X i ,k , ∆∆∆Yi ,k , ∆∆∆Z i ,k trong l ưi GPS l i là các ñi l ưng th áp d ng thu n túy công ngh GPS ñ xây d ng l ưi. Trong nh ng ph thu c [54] và ma tr n hi p ph ươ ng sai h u nghi m sau gi i c nh tr ưng h p nh ư v y, ng ưi ta th ưng k t h p hai lo i tr ño GPS và s là ma tr n hi p ph ươ ng sai tiên nghi m ca bài toán bình sai l ưi tr ño m t ñ t ñ t ăng tính kh thi và hi u qu trong công tác thành GPS [64]. ðây c ũng chính là s khác bit gi a bài toán bình sai lưi lp l ưi T ðCT. không gian 3D hi n ñ i v i bình sai l ưi m t b ng 2D truy n th ng. ði v i l ưi GPS, b n ch t là l ưi không gian (3D) do ñó Vn ñ bình sai k t h p các tr ño GPS v i các tr ño m t ñ t truy n mng l ưi ñưc bình sai trong h t a ñ ñ a tâm (X,Y,Z) ho c h t a th ng trong h t a ñ ñ a di n chân tr i cũng ñã ñưc Slawomir ñ tr c ñ a (B,L,H) và cu i cùng ñưc tính chuy n v h t a ñ Cellmer và Zofia Rzepecka ñ c p t n ăm 2008 [65], tuy v y các tr vuông góc ph ng theo phép chi u UTM ñ s d ng. Quy trình x lý ño m t ñ t ñưc ñ c p trong công trình này ch thu n túy là chi u tính toán nêu trên là hoàn toàn h p lý khi áp d ng cho các m ng l ưi dài các c nh ño b ng máy ño kho ng cách ñin t , ch ưa ñ c p ñ n ta ñ qu c gia, bao trùm trên m t quy mô c n ưc. ð i v i l ưi các tr ño góc ngang. kh ng ch T ðCT, ph m vi kh ng ch nh , v n ñ s d ng h t a ñ 1.3.2. X lý s li u GPS k t h p tr ño m t ñ t trong tr c ña ña di n chân tr i ñ x lý l ưi GPS ñã ñưc ñ c p ñ n trong m t công trình Vi t Nam vài tài li u, k c v n ñ bình sai tr ño GPS k t h p tr ño kho ng Có m t s công trình trong n ưc nghiên c u v v n ñ này cách b ng T ðð T. Trên th c t c ũng ch ưa có m t công trình nào có nh ưng ch y u là xét trong h t a ñ tr c ñ a và gi i quy t cho l ưi l n. ni dung chuyên sâu v v n ñ trên. 1.4. CÁC PH N M M BÌNH SAI L ƯI TR C ð A N ƯC NGOÀI Liên quan ñn h t a ñ ñ a di n chân tr i cn làm rõ m t s Ngoài nh ng ph n m m x lý s li u tr c ñ a ñi kèm theo máy vn ñ ñ có th s d ng nó m t cách h p lý, xác ñ nh ph m vi l n thu GPS c a m t s hãng n i ti ng nh ư Trimble, Leica còn m t s nh t cho phép s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i làm h t a ñ c ơ ph n m m ñưc gi i thi u trên m ng Internet t i các website c a m t s cho công tác T ðCT trong các giai ñon kh o sát, thi t k , thi công s công ty thi t k xây d ng ph n m m ð a tin h c nh ư: xây d ng công trình nh ư th nào và gi i quy t m i liên h gi a h ñ a - Ph n m m STAR*NET v.7.1 (2012) c a Canada di n v i h t a ñ qu c gia. M t s công trình nghiên c u v bình sai - Ph n m m MOVE3 v.4.0.2 c a Hà Lan. hn h p tr ño GPS v i tr ño m t ñ t, nh ng ch y u là xét trong h
5. 7 8 ta ñ tr c ñ a và gi i quy t cho l ưi l n. Ngay s d ng lưi chi u y2 ∆S = (m −1+ m ). 'S (1.1) UTM nh ư hi n nay không ph i hoàn toàn phù h p cho các công trình UTM 0 2 R.2 m ln có yêu c u cao v m c ñ bi n d ng do l ưi chi u. Nh ư v y, v n 0 Vi múi chi u 3 (m 0=0,9999) và cho bi n d ng chi u dài ñ nghiên c u l a ch n m t h t a ñ phù h p v i công trình và hoàn tươ ng ñi gi i h n là 1/T= 1/200000, tính ñưc y max =92,3 km và thi n quy trình tính toán x lý s li u ño trong h t a ñ ñó là m t ymin =87,8 km. Nh ư v y khu v c có bi n d ng nh h ơn 1/200000 ch yêu c u th c t c a công tác TðCT n ưc ta. có ñ r ng là 4,5km. Liên quan ñn v n ñ ph n m m, ngoài các ph n m m x lý s 0 Vi múi chi u 6 (m 0=0,9996) và cho bi n d ng chi u dài li u ño GPS nh ư GPSurvey 2.35, TTC, TBC, vv luôn kèm theo tươ ng ñi gi i h n là 1/T= 1/200000, tính ñưc y max =181,3 km và module bình sai l ưi GPS, các ph n m m bình sai l ưi tr c ñ a nh ư ymin =179,1 km. Nh ư v y khu v c có bi n d ng nh h ơn 1/200000 ch STAR*NET, MOVE3 hay COLUMBUS k trên là các ph n m m có ñ r ng là 2,25 km. chuyên v bình sai các d ng l ưi tr c ñ a (1D, 2D, 3D). M t ñ c 2.1.2. S hi u ch nh do ñ cao so v i m t Ellipsoid quy chi u ñim chung c a các ph n m m này là ch cho ra các k t qu khuôn S hi u ch nh do ñ cao tính theo công th c: dng ñ nh s n c a ng ưi l p trình và ñưc gi i thích b ng ti ng Anh. H ∆S = − m S. (1.2) Cho ñn nay, h u nh ư các ñơ n v s n xu t n ưc ta ch ưa s d ng các H R m ph n m m này mà ch s d ng modul bình sai c a các ph n m m x ð làm gi m bi n d ng này ng ưi ta có th ch n m t chi u có ñ cao lý s li u ño GNSS. Theo ñó c n thi t ph i xây d ng ch ươ ng trình xp x ñ cao trung bình khu ño. máy tính ph c v tính toán bình sai k t h p GPS và tr ño m t ñ t ng d ng trong T ðCT ñ áp d ng vào th c t s n xu t Vi t Nam. 2.2. H T A ð ð A DI N CHÂN TR I 2.2.1. Thi t l p h t a ñ ñ a di n chân tr i CH ƯƠ NG 2 H ñ a di n th ưng ñưc s d ng trong tr c ñ a v tinh, trong H T A ð ð A DI N CHÂN TR I VÀ thiên v ăn tr c ñ a, dùng ñ th hi n v trí t c th i c a v tinh hay v trí t c KH N ĂNG S D NG TRONG TR C ð A CÔNG TRÌNH th i c a thiên th (t a ñ c a v tinh z 2.1. YÊU C U V H QUY CHI U ð I V I L ƯI KH NG Z x hay thiên th liên t c thay ñ i trong h y CH M T PH NG TR C ð A CÔNG TRÌNH ña di n và do ñó ph i xét thêm y u t G Khi xây d ng l ưi T ðCT, m t yêu c u ñ t ra là kho ng cách th i gian) trong h t a ñ thi t l p t i H ca các ñim trong m ng l ưi sau bình sai ph i phù h p v i kích Gr O ñim quan sát trên m t ñ t. H ñ a BG th ưc th c c a l ưi th c ñ a. Xu t phát t yêu c u trên, v n ñ l a Y L di n còn ñưc s d ng ñ bi n ñ i các G ch n t l chi u (m 0), kinh tuy n trung ươ ng (L o) khi dùng phép công th c c a mô hình tr c ñ a không chi u UTM có ý ngh ĩa quan tr ng trong x lý l ưi T ðCT. gian (3D), v n ñ này ñưc nêu trong X 2.1.1. S hi u ch nh do chi u v m t ph ng tài li u [58],[62]. S hi u ch nh cho chi u dài c nh ño khi tính toán theo phép Hình 2.1- H t a ñ ñ a di n chân tr i 2.2.2. Tính ñi và tính chuy n t a ñ chi u UTM là:
6. 9 10 Khi thi t l p m t h t a ñ vuông góc ph ng và s d ng h t a ðiu này r t c n cho các công trình dân d ng, công nghi p có ñ này trong công tác tr c ñ a - b n ñ , tr ưc h t c n ph i xây d ng di n tích không r ng, n m trên các ñ cao l n vùng núi. và hoàn thi n toàn b h th ng công th c tính ñ i t a ñ gi a h t a ñ này v i các h t a ñ th ưng dùng khác. Các công th c tính ñ i ta ñ (theo các chi u thu n và nghch) ph i b o ñ m ñ chính xác cn thi t, c 0,”00001 ñ i v i t a ñ tr c ñ a B, L. Ví d tính ñ i t a ñ tr c ñ a sang t a ñ ñ a di n chân tr i và ng ưc l i ñã ñưc trình bày trong lu n án Hình 2.2 - Các l a ch n trong thi t l p h ña di n Nh n xét : Sau khi tính t ñi ta ñ tr c ñ a (B, L, H) sang ta ñ ñ a V i 3 tr ưng h p th hi n trên hình 2.2, so sánh chi u dài L di n (x, y, z) và ng ưc l i cho th y, sai s tính toán ch là 0,00001”, trên m t ph ng chân tr i v i chi u dài ñưng tr c ñ a S trên Ellipsoid, hoàn toàn ñáp ng cho các tính toán ñòi h i ñ chính xác cao. Còn ñ nh ưng ñây ñưc thay b ng chi u dài cung vòng tròn l n bán kính R m cao tr c ñ a (H) hoàn toàn trùng kh p v i giá tr ban ñ u. (hình 2.2.a) ho c b ng cung vòng tròn l n bán kính R m+H G (hình 2.2.3. Ph ươ ng án ño n i t a ñ và ñ cao vào l ưi tr c ñ a công trình 2.2.b). Trong tr ưng h p th 3 (hình 2.2.c), v trí ñim trên m t ñ a Theo yêu c u c a các tiêu chu n, quy ph m hi n hành và trong hình ñưc chi u th ng theo ph ươ ng pháp tuy n t i G xu ng m t ph ng công tác qu n lý nhà n ưc c n ph i ño n i t a ñ và ñ cao qu c gia nm ngang mà không s d ng t i Ellipsoid th c d ng. vào l ưi thi công công trình nh m m c ñích: 2.3.2. Xác ñnh bán kính khu v c s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i - Th c hi n xây d ng công trình theo quy ho ch chung, kim tra 1. Tính ph m vi khu ño theo gi i h n bi n d ng chi u dài ch gi i ñưng ñ và ch gi i xây d ng. - ði v i tr ưng h p bi n d ng chi u dài L có m t ñ u g i lên - Th ng nh t h ñ cao c a l ưi thi công công trình v i h ñ cao ñim g c: L ≤ 15,6 km ; qu c gia, ñáp ng ñưc các yêu c u v quy ho ch không gian, công - ði v i tr ưng h p bi n d ng chi u dài L không g i lên ñim tác c p, thoát n ưc cho công trình. gc: L ≤ 20,1km ; - Qu n lý công trình trong c ơ s d li u thông tin ñ a lý qu c gia. - ði v i tr ưng h p t ng quát ( ưc tính theo yêu c u bi n d ng): 2.3. XÁC ðNH GI I H N S D NG H T A ð ð A DI N L≤ 2,45.R. /T1 CHÂN TR I TRONG TR C ð A CÔNG TRÌNH 2. Công th c tính bi n d ng góc ngang 2.3.1. C ơ s lý thuy t S c i chính bi n d ng góc ngang do Mt ph ng c ơ s ñóng vai trò quan tr ng trong h ñ a di n là mt ph ng n m ngang (m t ph ng chân tr i) vuông góc v i ph ươ ng chênh cao gi a các ñim s là hi u s : ρρρ"  ∆∆∆z L sin ΦΦΦ ∆∆∆z L sin ΦΦΦ  pháp tuy n c a m t Ellipsoid t i ñim quy chi u. Trên m t ph ng  P P P T T T  ∆∆∆ βββ === δδδ P −−− δδδ T ===  −−−  Rm  d P dT  nm ngang ñó, thi t l p h t a ñ vuông góc ph ng x,y và có th s dng làm t a ñ m t b ng c a công trình. Theo cách này có th xây (2.1) Hình 2.2 - Tính s c i chính dng m t h t a ñ vuông góc không gian ( ñ a phươ ng) trong ñó có bi n d ng góc ngang mt ph ng c ơ s g n v i m t ph ng ngang trung bình c a công trình. 2.3.3. Kh o sát bi n d ng góc ngang
7. 11 12 Có th th y r ng trong tr ưng h p góc xét cách ñim quy chi u c a Theo k t qu tính toán b ng 2.2 có th th y r ng, ñ bi n h ñ a di n L=1 km và chênh cao 55m (c nh dài 200m), bi n d ng dng góc (ho c sai l ch sau c i chính) không quá 0”,2, t c b ng 20% góc ngang do chênh cao c a các ñim ñã có giá tr trên 13” N u chi u sai s ño góc ngang chính xác (l y là 1”) thì bán kính (L) s d ng h dài c nh l n h ơn thì bi n d ng góc s nh h ơn theo quy lu t t l ña di n có th ñ n 13 km n u khu v c xét là b ng ph ng. ð i v i ngh ch. Nói chung, bi n d ng này khá l n, ph i xét t i khi bình sai vùng có chênh cao thì ph m vi s d ng h p h ơn, ch s d ng trong kt h p tr ño góc ngang v i các tr ño GPS trong h ñ a di n. ph m vi bán kính 9 km và ph i tính s c i chính bi n d ng góc ngang theo công th c (2.1). Bng 2.1- Giá tr bi n d ng góc ngang δβ và s c i chính bi n 2.3.5. Nh n xét dng ∆β Ký hi u Góc trên m t Góc trên m t δ ∆ 1. H t a ñ ñ a di n chân tr i ñưc xây d ng d a trên nguyên t c TT β β góc Ellipsoid ( β ) ph ng ( β') phép chi u tr c giao b m t ñ t th c lên m t ph ng n m ngang (là m t (T – M – P) (“) (“) ph ng chân tr i ñ a ph ươ ng) t i ñim quy chi u ( ñim g c). Chi u dài 1 2 - 1 - 3 90 00 00.00 90 00 08.89 8.89 8.90 cnh s không b thay ñ i khi thay ñ i ñ cao c a m t ph ng chân tr i 2 3 - 1 - 4 60 00 00.00 60 00 06.65 6.65 6.66 theo ph ươ ng pháp tuy n t i ñim g c. 3 4 - 1 - 5 30 00 00.00 30 00 01.43 1.43 1.43 2. Trong tr ưng h p ñ cao các ñim khác nhau ñáng k thì c n 4 5 - 1 - 6 59 59 59.92 59 59 56.08 -3.84 -3.85 ph i tính bi n d ng góc ñ c i chính vào góc ño tr ưc khi bình sai k t 5 6 - 1 - 2 120 00 00.08 119 59 46.95 -13.13 -13.15 hp tr ño GPS và tr ño m t ñ t. 6 2 - 6 - 1 30 00 00.00 30 00 04.43 4.43 4.43 3. Các công th c tính ñ i t a ñ gi a h tr c ñ a v i h ñ a di n 7 1 - 2 - 6 29 59 59.92 30 00 08.63 8.71 8.72 cũng nh ư h ñ a di n công trình ñưc xác l p ch t ch v ph ươ ng di n toán h c, r t thu n ti n cho l p trình trên máy tính ñ t ñ ng hóa công Có th ki m tra t ng c a ba s hi u ch nh bi n d ng góc ∆ trong β tác tính ñi và chuy n t a ñ gi a h ñ a di n và h t a ñ qu c gia. tam giác 1-2-6 ba dòng cu i b ng 2.1 có giá tr b ng 0, hoàn toàn 4. H ñ a di n c ũng là m t cách th hi n v trí trong h t a ñ phù h p v i s d ư m t c u trong tr ưng h p này r t nh , g n b ng 0. qu c gia, t ươ ng t nh ư h t a ñ vuông góc ph ng theo phép chi u 2.3.4. Tính ph m vi khu ño theo gi i h n bi n d ng góc ngang UTM có kinh tuy n trung ươ ng L xác l p riêng không theo quy ñnh Bng 2.2- Giá tr bi n d ng góc khi s d ng h ñ a di n o chung [41]. Ph ươ ng L (H) Tr ưng h p A : δ Tr ưng h p B: δ 5. Ph m vi (bán kính) s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i trong án (km) β β TðCT ñưc ưc tính theo yêu c u bi n d ng theo công th c: L≤ 1 1 0”,00 0”,02 2,45.R. /T1 2 5 0”,03 0”,08 2.4. S D NG H T A ð ð A DI N CHÂN TR I THAY 3 9 0”,09 0”,20 4 10 0”,11 0”,23 TH PHÉP CHI U UTM TRONG TR C ð A CÔNG TRÌNH 5 13 0”,19 0”,35 DÂN D NG-CÔNG NGHI P 6 15 0”,25 0”,44 2.4.1. So sánh l ưi chi u ph ng UTM v i h t a ñ ñ a di n chân tr i. 7 20 0”,45 0”,70 Thí d : Xét cho t nh Thanh Hóa.
8. 13 14 Theo tính toán nêu trên, ch có m t d i h p có b r ng là 4,5km n m 4. Nh g n t a ñ c a h ta ñ Nhà n ưc vào m t ñim g c ñi x ng nhau, cách kinh tuy n trung ươ ng 90km là có bi n d ng ca h ñ a di n cho nên v n ñ tính chuy n t a ñ gi a h ñ a di n chi u dài nh h ơn 1/200000 (hình 2.5). T t c các vùng không thu c vi h t a ñ tr c ñ a và h ta ñ Nhà n ưc hoàn toàn th c hi n hai d i h p trên ñu ch u bi n d ng chi u dài c a phép chi u UTM chính xác theo các công th c ch t ch . ð ng th i th a mãn yêu c u ln h ơn 1/200000, t l bi n d ng nh ư v y là r t l n ñ i v i công tác qu n lý v trí công trình trong h ta ñ Nhà n ưc. TðCT và v ưt quá yêu c u 2.4.3. Nh ng l ưu ý khi s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i trong Tiêu chu n 309:2004 [3]. 1. V ñ i t ưng s d ng: v i các công trình công nghi p và Rõ ràng là, v n ñ tuân th chia dân d ng (trong ph m vi kho ng 250 km 2), có th s d ng h ñ a mnh b n ñ theo quy ñnh ñ i di n v i ñim g c nm g n trung tâm c a công trình làm h t a ñ c ơ vi b n ñ ñ a chính không còn s cho công tác kh o sát ph c thi t k và thi công công trình. phù h p cho b n ñ ñ a hình t 2. H ñ a di n c n ñưc thành l p và s d ng ngay t khâu ño v l l n ph c v thi t k thi công bn ñ ñ a hình t l l n ph c v thi t k , thi công công trình cho ñn công trình, mà ph i s d ng khâu ño v hoàn công công trình. Vi c chuy n ñ i t a ñ t h ñ a di n kinh tuy n trung ươ ng riêng ñ Hìn h 2.5 - B n ñ t nh Thanh Hóa v à v t a ñ vuông góc ph ng UTM và ng ưc l i ñưc tính toán thông qua ñ o b o m bi n d ng chi u dài v trí kinh tuy n trung ươ ng (L o=105 ) không quá l n. S d ng kinh ta ñ tr c ñ a (B, L, H) theo các công th c ch t ch . Còn ñi v i tr ưng tuy n trung ươ ng riêng theo phép chi u UTM, v ý ngh ĩa c ũng là hp tính chuy n t h ñ a di n v h t a ñ ñ a ph ươ ng c n có m t s thi t l p m t h t a ñ ñ a ph ươ ng. ñim song trùng ñ xác ñ nh các tham s tính chuy n d a vào các thu t T lý lu n nói trên, vi c s d ng h ñ a di n c ũng có ý ngh ĩa toán Helmert, Aphin b c nh t, Aphin b c hai vv v m t k thu t t ươ ng t nh ư s d ng phép chi u UTM có kinh tuy n 3. ð b o ñ m bi n d ng góc và bi n d ng chi u dài, ñi v i trung ươ ng riêng (phù h p) nh ưng l i có ưu ñim là chi u r ng ca khu v c b ng ph ng, bán kính khu v c xét có th ñ n 13 km. ð i v i khu v c ñưc m r ng h ơn mà v n b o ñ m bi n d ng dài t i vùng ña hình không b ng ph ng ( ñ d c ñ n 0,275) thì bán kính 1/1000000 và kh c ph c ñưc bi n d ng do ñ cao c a khu v c ño v vùng xét ch l y ñ n 9 km ( ñưng kính 18 km) và tr ưc khi bình sai bn ñ (n u xét cho vùng núi). kt h p góc ngang v i tr ño GPS trong h t a ñ di n c n ph i tính 2.4.2. Ưu nh ưc ñim khi s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i s c i chính bi n d ng góc ngang do chênh cao vào giá tr góc ño. 1. X lý tr ño GPS v i tr ño m t ñt r t thu n l i trong m t 4. Khi s d ng t a ñ ñ a di n ñ b trí công trình, tránh dùng ph m vi thích h p. nh ng ñim ng m có chênh cao l n ñ không ph i c i chính s hi u 2. H ưng tr c x c a h ñ a di n luôn h ưng v h ưng B c và trùng v i kinh tuy n ñi qua ñim g c c a h ñ a di n. Khác v i h ưng ch nh bi n d ng góc vào góc b trí. x trong phép chi u UTM là h ưng kinh truy n tr c c a múi chi u. 5. ð tính toán ñ cao cho các ñim l ưi GPS ñã bình sai trong 3. H ñ a di n chân tr i là h ta ñ không gian (3D), có thành h ñ a di n, c n tính chuy n t a ñ ñ a di n chân tri sau bình sai v ph n th 3 là z (hay U) cho nên ch a c thông tin v ñ cao, nh ư v y ta ñ tr c ñ a (B, L, H) và xác ñnh d th ưng ñ cao d a vào các có tính ưu vi t h ơn so v i l ưi chi u ph ươ ng v thu n túy, ch là l ưi mô hình Geoid ho c s d ng các ñim song trùng GPS-th y chu n ñ chi u t a ñ ph ng (2D). ni suy d th ưng ñ cao.
9. 15 16 CH ƯƠ NG 3 ð bình sai gián ti p l ưi GPS trong h ñ a tâm th c hi n các BÌNH SAI K T H P TR ðO GPS VÀ TR ðO M T ð T bưc sau: TRONG H T A ð ð A DI N CHÂN TR I Bưc 1: X lý c nh 3.1. TR ðO TRONG L ƯI GPS Bưc 2: Ki m tra sai s khép tr ưc khi bình sai 3.1.1. Véc t ơ c nh và tác d ng c a ma tr n hi p ph ươ ng sai trong Bưc 3: L p ph ươ ng trình s hi u ch nh bình sai l ưi GPS Bưc 4: Tính ma tr n tr ng s P c a h ph ươ ng trình : 1. Khi bình sai ch t ch l ưi GPS (theo ph ươ ng án 1 ) vi tr ng Bưc 5: L p h ph ươ ng trình chu n Bưc 6: Gi i h ph ươ ng trình chu n s véc t ơ c nh là ngh ch ñ o c a ma tr n hi p ph ươ ng sai C xyz s cho sai s trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s µ sau bình sai có giá tr th ưng Bưc 7: Tính s hi u ch nh cho tr ño và tr bình sai Bưc 8: ðánh giá ñ chính xác sau bình sai ln h ơn 1 nhi u l n và ki m ñ nh Chi-bình ph ươ ng ( χχχ 2 ) không ñt 3.3. BÌNH SAI L ƯI GPS K T H P TR ðO M T ð T TRONG (Failed ), ñiu ñó ch ng t ma tr n hi p ph ươ ng sai C c a các véc xyz H T A ð ð A DI N CHÂN TR I tơ c nh ño ch th hi n quy lu t t ươ ng quan (ph thu c) c a các 3.3.1. Bình sai l ưi GPS trong h t a ñ ñ a di n chân tr i thành ph n véc t ơ c nh mà ch ưa th ñúng ñ l n c a các giá tr 1. Tính t a ñ g n ñúng c a các ñim l ưi GPS ph ươ ng sai, hi p ph ươ ng sai th c t . ðây chính là ñc ñim c n l ưu ý 2. Ph ươ ng trình s hi u ch nh tr ño trong h ñ a di n chân tr i khi tính tr ng s ñ bình sai k t h p tr ño GPS v i các tr ño m t ñ t. V = AX + L (3.1) 2. Khi s d ng trng s ñơn gi n b qua các thành ph n t ươ ng 3. L p và gi i h ph ươ ng trình chu n quan (ph ươ ng án 2) và coi tr ng s b ng nhau (ph ươ ng án 3) không ch T các ph ươ ng trình s hi u ch nh (3.1) và các ma tr n hi p làm thay ñi kt qu ñánh giá ñ chính xác mà còn làm thay ñi ta ñ , ph ươ ng sai, ti n hành l p h ph ươ ng trình chu n nh ư sau: ñ cao, chi u dài c nh và ph ươ ng v c nh sau bình sai. ATPA.X + A TPL =0 (3.2) 3. ð nh n ñưc k t qu bình sai ch t ch v i ñ tin c y cao, Vi P là ma tr n kh i t a ñưng chéo, P i là ma tr n ngh ch ñ o c a khi bình sai l ưi c n xét ñ n ma tr n hi p ph ươ ng sai C XYZ c a các tr −1 ma tr n hi p ph ươ ng sai M xyz (3x3): P = M (3.3) ño m t cách ñ y ñ . Ch có th l ưc b thành ph n hi p ph ươ ng sai i i trong ñó: T , v i R là ma tr n xoay. trong ma tr n C XYZ hay dùng ma tr n tr ng s P=E trong tr ưng h p M = R C xyz R bình sai g n ñúng l ưi GPS. Vi công th c (3.3), th c ch t ta ñã l y h ng s c =1 ñ tính 3.1.2. Ki m tra sai s khép trong l ưi GPS tr ng s trong bài toán bình sai l ưi. Vi c ki m tra tr ño tr ưc khi bình sai nh sai s khép gi i H ph ươ ng trình chu n (3.2) s ñưc gi i theo ph ươ ng pháp hn nh m phát hi n ñ lo i b sai s thô. ðây là m t công vi c quan thông th ưng. X = −(A T PA )−1 A T PL (3.4) tr ng c n ñưc ti n hành tr ưc khi bình sai lưi ñ công tác bình sai cho k t qu chính xác và tin c y. 4. Tính tr sau bình sai và ñánh giá ñ chính xác 3.2. BÌNH SAI L ƯI GPS TRONG H T A ð VUÔNG GÓC Vi c ñánh giá ñ chính xác l ưi sau bình sai bao g m: KHÔNG GIAN ðA TÂM Tính sai s trung ph ươ ng tr ng s ñơn v µ ; Sai s v trí ñim;
10. 17 18 Sai s trung ph ươ ng c a các hàm tr ng s chi u dài c nh Bưc 1: S d ng các ph ươ ng trình s hi u ch nh tr ño GPS, ma tr n ngang và hàm tr ng s ph ươ ng v c nh. hi p ph ươ ng sai tiên nghi m M xyz và t a ñ kh i tính c a ñim g c 3.3.2. Bình sai l ưi GPS k t h p v i tr ño m t ñ t trong h t a G, ti n hành bình sai riêng l ưi GPS trong h ñ a di n ñ nh n ñưc ñ ñ a di n chân tr i ta ñ bình sai l n 1 c a các ñim và sai s trung ph ươ ng ñơ n v Các tr ño truy n th ng m t ñ t ñưc bình sai k t h p v i các tr tr ng s µµµGPS . ño GPS g m: Các tr ño góc b ng, các tr ño chi u dài c nh. Bưc 2. Bình sai các tr ño GPS k t h p v i các tr ño góc và c nh. 3.3.2.1. Các tr ño góc b ng Tr ng s c a các véc t ơ c nh GPS trong b ưc này ph i ñưc tính Phươ ng trình s hi u ch nh góc d ng tuy n tính nh ư sau : theo công th c: ~ −−−1 1 vβββ ===(am,p −−−am,t )dx m +++(bm,p −−−bm,t )dy m −−−am,pdx p −−−bm,pdy p +++am,tdx t +++bm,tdy t +++lβββ (3.5) 2 −−−1 PGPS === ((()(µµµ GPS M xyz ))) === 2 M xyz (3.11) Lưu ý r ng, góc b ng s b bi n d ng do phép chi u tr c giao µµµ GPS lên m t ph ng khi các ñim có chênh cao. Trong tr ưng h p này, c n Nh có giá tr µµµGPS ñ ưc l ưng l i ma tr n hi p ph ươ ng tính s c i chính vào góc ño theo công th c ( 2.1): ∆β β sai tiên nghi m, khi ñó tr ng s tr ño GPS m i phù h p v i tr ng s ∆∆∆ βββ === δδδ p −−− δδδ t (3.6) góc, c nh. 3.3.2.2. Các tr ño chi u dài c nh 3.3.2.4. ðánh giá ñ chính xác Phươ ng trình s hi u ch nh c nh ngang nh ư sau: Vi c ñánh giá ñ chính xác k t qu binh sai l ưi bao g m: ( x o −−− x o ) ( y o −−− y o ) ( x o −−− x o ) ( y o −−− y o ) 1. Tính sai s trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s i k i k i k i k (3.7) v k ,i === −−− o dx k −−− o dy k +++ o dx i +++ o dy i +++ l k ,i D D D D T k ,i k ,i k ,i k ,i V PV µµµ === (3.12) C ũng có th s d ng chi u dài c nh nghiêng ñ l p ph ươ ng trình 3n +++ n1 +++ n 2 −−− t s hi u ch nh. 2. ðánh giá ñ chính xác v trí ñim và ñánh giá ñ chính xác 3.3.2.3. L p và gi i h ph ươ ng trình chu n chung tươ ng h AT PA .X +++ AT PL === 0 (3.8) Sai s trung ph ươ ng v trí m t b ng c a ñim ñưc tính: 2 2 Ma tr n h s ph ươ ng trình chu n s ñưc l p theo công th c: m p === m x +++ m y === µµµ Qxx +++ Q yy (3.13) T T T A PA === AGPS PGPS AGPS +++ AMD PMD AMD (3.9) Sai s trung ph ươ ng chi u dài c nh ngang m S === µµµ QS (3.14) T T T và tính: A PL === AGPS PGPS LGPS +++ AMD PMD LMD (3.10) Sai s trung ph ươ ng ph ươ ng v c nh m === µµµ Q (3.15) Gi i h ph ươ ng trình chu n (3.8) s nh n ñưc n s c a bài ααα ααα toán bình sai k t h p. 3.3.3. Kh n ăng ng d ng phép l c Kalman trong bình sai k t Khi bình sai l ưi GPS thu n túy, sai s trung ph ươ ng ñơ n v hp (chia nhi u giai ñon) Quy trình tính toán bình sai liên ti p nhi u giai ñon s d ng tr ng s µµµGPS th ưng l n h ơn 1 nhi u l n, ñiu này cho th y các ma li gi i phép l c Kalman nh ư sau: tr n hi p ph ươ ng sai CXYZ c a các c nh ch ưa ph n ánh ñúng sai s ño Bưc 1: GPS. Phép ki m ñ nh Chi - bình ph ươ ng th ưng không ñ t. S d ng tr ño b ưc (i) và n s ñã bình sai b ưc (i-1) ñ tính s ð x lý tr ng s trong bình sai k t h p, c n th c hi n theo hai b ưc: hng t do L (i) . Tính ma tr n t ăng ích K (i) d a vào ma tr n hi p tr ng
11. 19 20 s ñ o n s Q ca giai ñon tr ưc (i-1), ma tr n tr ng s tr ño Quy trình bình sai mng lưi GPS k t hp các tr ño góc c nh trong X i( − )1 h ñ a di n chân tr i ñưc th c hi n theo s ơ ñ kh i sau ñây: b sung giai ñon (i) P (i) và ma tr n h s A (i) c a ph ươ ng trình s B¾t ®Çu hi u ch nh tr ño giai ñon (i). NhËp sè liÖu T −−−1 T −−−1 (3.16) K i === QX A(i ) (P(i ) +++ A(i )QX A(i ) ) ( i −−−1 ) ( i −−−1 ) X Y Z x , y , H Cxyz trÞ ®o mÆt ®Êt Bưc 2: S d ng ma tr n t ăng ích K (i) ñ c p nh t n s và c p nh t G G G ma tr n hi p tr ng s ñ o c a n s : B L H GGG Mxyz (3.17) X (i ) === X (i−−− )1 +++ K (i ) .L(i ) x y z Q === Q −−−K A Q (3.18) Ma trËn X ( i ) X ( i −−−1 ) (i ) (i ) X ( i −−− )1 KiÓm tra sai sè khÐp xoay R G h×nh trong hÖ ®Þa diÖn 3.3.4. Bình sai k t h p l ưi không gian (3D) và l ưi m t ñt (2D) Quy trình bình sai k t h p g m 2 b ưc nh ư sau: LËp ph−¬ng tr×nh sè hiÖu chØnh GPS, P Bưc 1: Da vào các tr ño GPS ti n hành bình sai l n th nh t trong GPS h ñ a di n ñ xác ñ nh t a ñ g n ñúng cho các ñim ñ t ñưc máy LËp v gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh chuÈn GPS thu GPS. Xác ñnh sai s trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s µGPS ñ chu n hóa tr ng s cho b ưc bình sai k t h p v i tr ño m t ñ t. Dùng t a TÝnh x,y,z lÇn 1 ñ g n ñúng (x, y) c a ñim liên k t và tr ño m t ñ t ñ tính t a ñ gn ñúng cho các ñim l ưi 2D. TÝnh GPS 1 >1 Bưc 2 . L p ph ươ ng trình s hi u ch nh cho các tr ño m t ñ t ñ GPS GPS bình sai k t h p v i các tr ño GPS. Tr ng s các tr ño GPS ñưc 2 tính d a vào ma tr n hi p ph ươ ng sai C XYZ ñã nhân v i µ ñã xác GPS LËp ph−¬ng tr×nh TÝnh sè c¶i chÝnh B TÝnh sè h¹ng tù do L sè hiÖu chØnh chung GPS ñnh b ưc tr ưc. M§ kÕt hîp trÞ ®o mÆt ®Êt Vi c gi i h ph ươ ng trình chu n và các b ưc tính toán s hi u ch nh, tr bình sai và ñánh giá ñ chính xác ñưc th c hi n theo trình LËp v gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh t nh ư các m ng l ưi khác. chuÈn chung CH ƯƠ NG 4 §¸nh gi¸ ®é chÝnh XÂY D NG PH N M M BÌNH SAI KT H P GPS VÀ TR x¸c sau b×nh sai ðO M T ð T TRONG H T A ð ð A DI N CHÂN TR I 4.1. CH ƯƠ NG TRÌNH BÌNH SAI K T H P KÕt thóc Hình 4.1 - S ơ ñ kh i cho ch ươ ng trình máy tính
12. 21 22 4.2. XÂY D NG PH N M M BÌNH SAI K T H P TR ðO GPS VÀ • Kh ng ñ nh s phù h p gi a 2 công ngh và nâng cao ñ tin c y TR ðO M T ð T TRONG H T A ð ð A DI N CHÂN TR I kt qu m ng l ưi. Trong công tác x lý s li u tr c ñ a thì vi c ñ m b o tính 4.3.2. Th c nghi m bình sai mng l ưi GPS k t h p tr ño m t ñúng ñn c a k t qu là yêu c u quan tr ng nh t và ñ làm ñưc vi c ñt công trình nhà máy xi m ăng Thái Nguyên này thì c n ph i ch n thu t toán và quy trình x lý ñúng. D a trên Mng l ưi TðCT nhà máy xi m ăng Thái Nguyên g m 21 ñim thu t toán và quy trình t i ti t 4.1 ñ bình sai m ng l ưi GPS k t h p cn xác ñ nh, có 4 ñim kh ng ch vòng ngoài ký hi u là GPS-01 ñn vi các tr ño m t ñ t trong h t a ñ ñ a di n c n ph i th c hi n tu n GPS-04, 13 ñim kh ng ch trên m t b ng xây d ng ký hi u là TN- t các b ưc sau: 01 ñn TN-13. Ngoài 51 c nh ño b ng GPS (Baselines), lưi còn Bưc 1: S d ng ph n m m ñi kèm theo máy thu GPS ñ trút và x ñưc ño thêm 26 c nh và 19 góc b ng máy T ðð T. lý tr ño GPS. Nh ư: GPSurvey 2.35, TGO, TTC, TBC
    Kt qu bình sai m ng l ưi GPS theo các ph n m m ADGT, Bưc 2: Xây d ng ph n m m bình sai k t h p ADGT.EXE TBC, GPSurvey 2.35 cho th y: Ph n m m “ADGT (ADjustment GPS Topography): G m 4 modul • S chênh l ch v t a ñ tr c ñ a gi a ph n m m ADGT so v i vi giao di n ch ươ ng trình thân thi n hi n th ngôn ng ti ng vi t, hai ph n m m TBC và GPSurvey 2.35 t ươ ng t nh ư chênh l ch ñơ n gi n, nh p s li u tr c ti p trên n n Windows, ch y ñưc trên c v t a ñ tr c ñ a ph n m m TBC so v i GPSurvey 2.35. h ñiu hành Windows 8 v i t c ñ x lý nhanh, k t qu xu t ra tp • Sai s trung ph ươ ng v trí ñim gi a hai ph n m m ADGT và dng các b ng bi u ti ng Vi t GPSurvey 2.35 kho ng 0,1mm. Còn sai l ch v m t b ng trung 4.3. TÍNH TOÁN TH C NGHI M bình c kho ng 1,5mm gi a ph n m m ADGT so v i TBC; 4.3.1. Th c nghi m bình sai mng l ưi GPS k t h p tr ño m t
    Bình sai lưi GPS k t h p vi các tr ño mt ñ t b ng ph n m m ñt công trình nhà máy l c d u Dung Qu t ADGT: Mng l ưi T ðCT nhà máy l c d u Dung Qu t bao g m 1 ñim g c GPS06, 14 ñim c n xác ñ nh, ño 34 baseline, ño 04 góc và 08 c nh. • Tr ño GPS k t h p v i các tr ño góc c nh làm t ăng ñ v ng
    Kt qu bình sai m ng l ưi GPS theo các ph n m m ADGT, ch c m ng l ưi; TBC, GPSurvey 2.35 cho th y: • Kh ng ñ nh s phù h p gi a hai công ngh và nâng cao ñ tin • S chênh l ch v t a ñ tr c ñ a gi a ph n m m ADGT so v i cy k t qu m ng l ưi. hai ph n m m TBC và GPSurvey 2.35 t ươ ng t nh ư chênh l ch 4.3.3. Nh n xét chung v t a ñ tr c ñ a ph n m m TBC so v i GPSurvey 2.35. 1. Ma tr n hi p ph ươ ng sai c a các véc t ơ c nh GPS nh n • Sai s trung ph ươ ng v trí ñim gi a hai ph n m m ADGT và ñưc t l i gi i c nh ch ph n ánh ñ c tính sai s c a t ng véc t ơ GPSurvey 2.35 hoàn toàn trùng nhau. Còn sai l ch v m t b ng cnh riêng r mà không th hi n ñưc ch t l ưng ño t ng th m ng trung bình c kho ng 3mm gi a ph n m m ADGT so v i TBC; lưi GPS do ñó khi bình sai k t h p tr ño GPS và tr ño góc-cnh
    Bình sai l ưi GPS k t h p v i các tr ño m t ñ t b ng ph n m m cn th c hi n theo quy trình x lý hai b ưc. Sau b ưc th nh t s xác ADGT: ñnh ñưc sai s trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s µµµGPS , ñó là c ơ s ñ • Tr ño góc c nh có tác d ng t t v i khu v c b sung; ưc l ưng l i ma tr n hi p ph ươ ng sai tiên nghi m nh m chu n hóa tr ng s tr ño GPS trong b ưc th hai.
13. 23 24 2. Bình sai k t h p tr ño GPS v i các tr ño góc-cnh trong h trình. Ph m vi (bán kính) s d ng h t a ñ ñ a di n chân tr i ñưc ta ñ ñ a di n chân tr i có g c t a ñ thi t l p t i trung tâm c a m ng ưc tính theo yêu c u bi n d ng d a vào công th c t ng quát L ≤ lưi v i ph m vi kh ng ch thích h p s làm ñơ n gi n các b ưc tính 2,45.R. /T1 toán bình sai mà v n ñ m b o tính ch t ch và ñáp ng ñưc m c ñ 5/ Trong ph m vi gi i h n c a khu v c ñã xác ñnh, các y u t bi n d ng m ng l ưi theo yêu c u. Các y u t (kích th ưc) c a m ng (kích th ưc) c a m ng l ưi sau bình sai b o ñ m s phù h p t t nh t lưi sau bình sai b o ñ m s phù h p t t nh t v i y u t th c ñ a. ðiu vi y u t th c ñ a. ðiu này r t c n thi t ñ i v i công tác thi t k , này r t c n thi t ñ i v i công tác thi t k , thi công các công trình dân dng và công nghi p yêu c u ñ chính xác cao. thi công các công trình dân d ng và công nghi p yêu c u ñ chính 3. Trong h t a ñ ñ a di n chân tr i có th bình sai l ưi GPS xác cao. (3D) k t h p l ưi m t ñ t (2D) trong nh ng tr ưng h p có các ñim 6/ Ph n m m ADGT hoàn toàn ñ ñ tin c y ñ áp d ng vào lưi không th ñ t máy thu tín hi u GPS mà ch có các tr ño góc bình sai k t h p tr ño GPS và tr ño m t ñ t cho các m ng l ưi tr c cnh theo công ngh truy n th ng. ña công trình Vi t Nam. KT LU N VÀ KI N NGH B. Ki n ngh A. K t lu n 1/ Trong th c t c a công tác T ðCT dân d ng và công nghi p, 1/ Bình sai l ưi GPS trong h t a ñ ñ a di n chân tr i k t h p có th k t h p công ngh GPS v i công ngh T ðð T ñ xây d ng vi các tr ño m t ñ t, th c ch t là bình sai trong h t a ñ không lưi tr c ñ a và x lý bình sai trong h ñ a di n chân tr i nh m ñáp gian (3D), có thu t toán và quy trình bình sai ch t ch . Thành ph n ng ñưc các yêu c u k thu t và làm t ăng ñ tin c y c a m ng l ưi. ta ñ z c a h ñ a di n cho phép tính toán xác ñ nh ñưc ñ cao tr c 2/ Trong h ñ a di n chân tr i có th bình sai l ưi GPS (3D) và ña H c a các ñim l ưi sau bình sai. lưi m t ñ t (2D) n u có m t s ñim không có ñiu ki n ñ t máy thu 2/ Ma tr n hi p ph ươ ng sai CXYZ c a các véc t ơ c nh GPS ch tín hi u GPS. ph n ánh quy lu t t ươ ng quan c a các tr ño mà ch ưa th hi n ñúng 3/ Khi thi t l p h t a ñ ña di n chân tr i cn ph i ch n ñim ñ l n c a ph ươ ng sai và hi p ph ươ ng sai c a chúng, giá tr sai s gc là ñim ñ t ñưc máy và n m g n trung tâm m ng l ưi. H t a ñ này s d ng phép chi u tr c giao nên trong nh ng tr ưng h p ñ trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s µGPS nh n ñưc sau bình sai thu n túy cao các ñim khác nhau ñáng k thì bi n d ng góc c n ph i tính theo lưi GPS th ưng l n h ơn 1 nhi u l n. Giá tr µ c n ñưc xác ñ nh GPS công th c (2.1) ñ c i chính vào góc ño tr ưc khi bình sai. ñ làm c ơ s ñ ưc l ưng l i ma tr n hi p ph ươ ng sai tr ño GPS khi 4/ ð xác ñ nh ñúng tr ng s tr ño GPS khi bình sai k t h p bình sai k t h p v i các tr ño m t ñ t. vi các tr ño góc - c nh c n áp d ng quy trình bình sai hai b ưc. 3/ Phi tính bi n d ng góc ñ c i chính vào góc ño tr ưc khi Bưc th nh t bình sai tr ño GPS thu n túy ñ xác ñ nh t a ñ g n bình sai k t h p v i các tr ño GPS. ðiu này h t s c quan tr ng ñ i vi các góc ño gi a các ñim có chênh cao l n. ñúng và xác ñnh sai s trung ph ươ ng ñơ n v tr ng s µGPS , t ñó 4/ H t a ñ ñ a di n chân tr i có th s d ng làm h t a ñ c ơ làm c ơ s ñ ưc l ưng l i ma tr n hi p ph ươ ng sai tr ño GPS trong s thay th cho h t a ñ vuông góc ph ng theo phép chiu UTM bưc bình sai th hai. Khi tính tr ng s cho các tr ño, s d ng h ng ph c v các giai ñon kh o sát (t l l n), thi t k và thi công công s C=1.
14. DANH M C CÁC CÔNG TRÌNH KHOA H C C A TÁC GI ðà CÔNG B LIÊN QUAN ðN N I DUNG LU N ÁN 1. Lê V ăn Hùng (2008), “ Hi u qu kinh t - k thu t c a vi c s dng k t h p máy toàn ñc ñin t Trimble5602 và GPS Trimble R3 trong quan tr c chuy n d ch công trình” , T p chí Khoa h c công ngh xây d ng, (s 2), Hà N i. 2. Lê V ăn Hùng (2008), “ Gi i pháp h p lý khi chuy n tr c lên cao trong thi công các tòa nhà có chi u cao l n” , T p chí Khoa h c công ngh xây d ng, (s 3), Hà N i. 3. Ngô Xuân Th , Nguy n Xuân Hòa, Lê V ăn Hùng (2010), “ Xây dng ph n m m tính chuy n h to ñ GPS v h to ñ công trình” , Tp chí Khoa h c công ngh xây d ng, (s 3), Hà N i. 4. ðng Nam Chinh, Lê V ăn Hùng (2011),“ Bình sai nhi u giai ñon và cách ti p c n phép l c Kalman” Tp chí Khoa h c k thu t M - ða ch t, (S 35) Hà N i. 5. Lê V ăn Hùng (2012), “S khác bi t gi a h t a vuông góc ph ng UTM v i h t a ñ vuông góc ph ng ñ a di n chân tr i” , T p chí Khoa h c công ngh xây d ng, (s 3), Hà N i. 6. ðng Nam Chinh, Lê V ăn Hùng (2013), “Xác ñnh gi i h n s dng h t a ñ ñ a di n chân tr i ñ a ph ươ ng trong tr c ñ a công trình”, Tp chí Khoa h c k thu t M - ða ch t, (s 41) , s chuyên ñ K ni m 40 n ăm thành l p b môn Tr c ñ a cao c p, Tr ưng ð i hc M ñ a ch t, Hà N i. 7. Nguy n Xuân Hòa, Lê V ăn Hùng (2013), “Xây d ng công th c ni suy d th ưng ñ cao trong h ta ñ vuông góc không gian ñ a di n chân tr i ñ a ph ươ ng” Tp chí Khoa h c công ngh xây d ng, (s 2), Hà N i. 8. ðng Nam Chinh, Nguy n Quang Phúc, Lê V ăn Hùng (2013),“ Bình sai k t h p tr ño GPS và tr ño toàn ñc ñin t trong h t a ñ vuông góc không gian ña di n chân tr i” Hi ngh khoa h c k ni m 50 n ăm ngày thành l p Vi n KHCN Xây d ng – Ti u ban ñ a k thu t-tr c ñ a, (ISBN 978-604-82-0021-3) NXB Xây d ng, Hà N i.