Bài giảng Trác địa công trình - Thái Văn Hòa

9/21/2015
1
GV: THÁI VĂN HÒA
BM: CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH
Email: thaihoa@hcmuaf.edu.vn 
hoa.cndc@gmail.com
Tell: 0908670778
Website: 
Tp. Hồ Chí Minh - 2014
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH
Yêu cầu môn học
I. Chuyên cần 10%
II. Hoàn thành nội dung thực tập 30%
- Bố trí độ cao công trình.
- Bố trí vị trí mặt bằng công trình.
III. Thi cuối kỳ 60%
- Đề mở (Không dùng máy Vi tính và điện thoại)
- Thời gian 60’.
4:49 CH
1.1. Mục đích, các dạng lưới và yêu cầu độ chính xác
1.1.1 Lưới khống chế mặt bằng
1.1.1.1 Một số đặc điểm của lưới khống chế mặt phẳng
trong trắc địa công trình
Lưới khống chế mặt phẳng được thành lập ở khu
vực thành phố, khu công nghiệp, khu năng lượng, sân bay,
bến cảng, cầu cống, đường hầm... là cơ sở trắc địa phục
vụ khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng công trình.
Lưới khống chế trắc địa công trình có thể được
thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền
(đa giác), lưới đo góc – cạnh kết hợp, lưới tam giác đo
cạnh độ chính xác cao hoặc lưới ô vuông xây dựng.
Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới
trắc địa công trình tùy thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải
giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công
và sử dụng công trình.
Trong trường hợp chung nhất, một vấn đề thực tế
đặt ra là có sử dụng các điểm của lưới khống chế nhà
nước hay không?; sử dụng như thế nào?
Như đã biết, cho đến nay, lưới khống chế nhà nước
được thành lập theo nguyên tắc thông thường từ tổng thể
đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và
được phân thành bốn hạng I, II, III, IV.
Để xem xét ứng dụng vào trắc địa công trình, có thể
tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác nhà nước
hạng II, III, IV và đường chuyền (đa giác) hạng IV như sau:
9/21/2015
2
Chỉ tiêu kỹ thuật
Cấp hạng lưới tam giác
II III IV
Chiều dài cạnh (Km) 7-10 5-8 2-5
Sai số tương đối cạnh đáy 1:300.000 1:200.000 1:100.000
Sai số tương đối cạnh yếu nhất 1:200.000 1:120.000 1:70.000
Góc nhỏ nhất trong tam giác 300 200 200
Giới hạn sai số khép tam giác 4” 6” 8”
Sai số trung phương đo góc 1,0” 1,5” 2,0”
Chỉ tiêu kỹ thuật Đường chuyền hạng IV
Chiều dài giới hạn của đường chuyền
- Đường đơn 10 km
- Giữa điểm gốc và điểm nút 7 km
- Giữa hai điểm nút 5 km
Chu vi giới hạn của đa giác 30 km
Chiều dài cạnh
- Lớn nhất 2,00 km
- Nhỏ nhất 0,25 km
- Tốt nhất 0,50 km
Số cạnh trong đường chuyền không quá 15
Giới hạn sai số khép tương đối 1:25.000
Sai số trung phương đo góc 2,0”
Giới hạn sai số khép góc 5”. 
Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước được tăng
dày bằng lưới tam giác hoặc đường chuyền cấp 1, 2.
Trong trường hợp đo vẽ bản đồ, cơ sở để ước tính
độ chính xác cần thiết của lưới khống chế mặt phẳng là
yêu cầu về độ chính xác của lưới đo vẽ. Yêu cầu đó là sai
số giới hạn vị trí điểm của lưới đo vẽ so với điểm của lưới
nhà nước và lưới tăng dày không được vượt quá 0,2 mm
trên bản đồ ở khu vực chưa xây dựng. Trên khu vực xây
dựng sai số này không vượt quá quy định sau:
Tỷ lệ bản đồ: 1:500 1:1000 1:2000
Sai số giới hạn: 0,10 m 0,16 m 0,30 m
Theo những tài liệu đã công bố thì lưới khống chế
mặt phẳng nhà nước có đủ độ chính xác bảo đảm cho đo
vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500.
Hiện nay, do yêu cầu của công tác địa chính, một hệ
thống lưới địa chính cũng đã được thành lập bao gồm lưới
địa chính cơ sở, (tương đương lưới khống chế nhà nước
hạng III), lưới địa chính. Hệ thống lưới địa chính có đủ độ
chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1:500,
1:200. Đo đó ở khu vực xây dựng công trình, nếu đã có
các điểm của lưới khống chế mặt phẳng nhà nước hoặc
các điểm của lưới địa chính thì chỉ cần tăng dày, phát triển
để có mật độ điểm bảo đảm đo vẽ bản đồ phục vụ các giai
đoạn khảo sát, thiết kế công trình.
Lưới khống chế trắc địa công trình còn nhằm mục
đích bảo đảm độ chính xác bố trí công trình và quan trắc
chuyển dịch, biến dạng công trình. Vì vậy cần phải xét đến
hai trường hợp:
9/21/2015
3
Trong trường hợp này, lưới trắc địa công trình được
phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới
nhà nước và có thể dựa vào các điểm của lưới nhà nước
đã có trên khu vực xây dựng công trình.
Trong trường hợp này phải thành lập lưới chuyên
dùng cho công trình. Các điểm của lưới nhà nước đã có
trong khu vực chỉ được dùng làm số liệu gốc cần thiết tối
thiểu để nối lưới trắc địa công trình vào hệ thống tọa độ
nhà nước.
Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới trắc địa
công trình chuyên dùng sẽ tùy thuộc yêu cầu và đặc điểm
của từng công trình và giai đoạn xây dựng công trình. Thí
dụ khu xây dựng đầu mối thủy lợi – thủy điện:
- Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc
địa phục vụ đo vẽ bản đồ.
- Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ
cho bố trí công trình.
- Giai đoạn sử dụng công trình: lưới khống chế
được dùng để quan trắc chuyển dịch, biến dạng công
trình.
Như vậy, yêu cầu về độ chính xác tăng dần. Việc
phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý sao cho có
thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai
đoạn sau của quá trình xây dựng công trình.
a/ Khu vực thành phố
Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà
sử dụng lưới khống chế nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều
dài cạnh rút ngắn 1,5 – 2 lần để có mật độ 1 điểm/5-15
km2. Lưới được tăng dày để bảo đảm đo vẽ bản đồ tỷ lệ
1:500.
Loại và hình dạng của lưới phụ thuộc vào diện tích
và hình dạng của thành phố. Thành phố có dạng kéo dài
thì thành lập chuỗi tam giác đơn hoặc kép. Thành phố có
dạng trải rộng thì thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm
và có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố lớn có diện
rộng thì thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm.
9/21/2015
4
Chuỗi tam giác đơn
4:49 CH
Chuỗi tam giác đơn kép
Đa giác trung tâm
4:49 CH
Lưới tam giác dày đặc
4:49 CH
Chuỗi tam giác đơn
4:49 CH
Chuỗi tam giác đơn kép
9/21/2015
5
Đa giác trung tâm
4:49 CH
Lưới tam giác dày đặc
4:49 CH
Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam
giác hạng II hoặc III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm
hạng IV và lưới đường chuyền cấp 1, 2.
Trên khu vực thành phố, có thể sử dụng rộng rãi
lưới đường chuyền (đa giác) hạng IV và cấp 1, 2. Đường
chuyền được thành lập theo đường phố, có các điểm gắn
tường hoặc trên nóc nhà, được bảo vệ lâu dài.
19
Loại lưới tam giác đo cạnh thường không được sử
dụng rộng rãi ở khu vực thành phố vì những lí do:
- Trong mỗi tam giác không có đại lượng đo thừa
nên không có điều kiện kiểm tra kết quả đo ngay trên thực
địa.
- Lưới tam giác đo cạnh có độ chính xác định
hướng kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với các điểm,
ảnh hưởng không tốt đến độ chính xác của lưới.
- Điều kiện đo dài điện tử ở khu vực thành phố ít
thuận lợi do thay đổi lớn về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và có
nhiều cáp điện cao thế.
20
9/21/2015
6
Đối với lưới hạng IV và các cấp lưới tăng dày ở
thành phố thì phương pháp đường chuyền (đa giác) hơn
hẳn phương pháp tam giác đo cạnh vì đường chuyền linh
hoạt hơn, độ chính xác bảo đảm ổn định hơn.
Tuy nhiên phương pháp tam giác đo cạnh với độ
chính xác cao và cạnh ngắn lại được dùng nhiều trong xây
dựng nhà cao tầng và một số công trình khác.
Trên khu vực thành phố, lưới đo góc – cạnh kết hợp
được xem là tốt nhất. Loại lưới này có độ chính xác cao,
đồ hình của lưới có thể vượt ra ngoài những quy định
thông thường mà vẫn đảm bảo độ chính xác.
21
b/ Khu vực công nghiệp
Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập
trong giai đoạn khảo sát là cơ sở để đo vẽ bản đồ, đồng
thời cũng dựa vào đó để thành lập lưới bố trí công trình.
Đối với khu vực công nghiệp có diện tích trên 30
km2, cơ sở khống chế là các điểm của lưới nhà nước.
Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ
có độ chính xác như lưới hạng IV nhà nước.
Để bố trí công trình, ở khu công nghiệp thường
thành lập lưới ô vuông xây dựng.
22
c/ Công trình đòi hỏi độ chính xác cao
Đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao như nhà
máy gia tốc hạt, công trình cao, tháp vô tuyến... nhưng
phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác nhỏ đo cạnh (25 –
50 m) độ chính xác rất cao (0,1 – 0,5 mm).
23
Lưới độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV là cơ sở độ
cao thống nhất trên lãnh thổ quốc gia.
Các công tác trắc địa công trình dựa vào lưới độ
cao nhà nước và phát triển dưới dạng dày đặc.
Độ chính xác và mật độ điểm của lưới độ cao phụ
thuộc vào yêu cầu độ chính xác của công tác đo vẽ, bố trí
công trình và còn phụ thuộc vào độ lớn của khu vực.
Đối với thành phố có diện tích lớn hơn 500 km2, thành lập
lưới hạng I, II, III, IV.
diện tích từ 50 - 500 km2, thành lập lưới hạng II, III, IV.
diện tích từ 10 - 50 km2, thành lập lưới hạng III, IV.
diện tích từ 1 - 10 km2, thành lập lưới hạng IV.
24
9/21/2015
7
25
Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng II Hạng III Hạng IV
Chiều dài lớn nhất của tuyến (km):
- giữa các điểm gốc
- giữa các điểm nút
40
10
15
5
4
2
Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc: (km)
- khu vực xây dựng
- khu vực chưa xây dựng
2
5
0,2
0,8
0,2 – 0,5
0,5 – 2,0
Sai số khép giới hạn của tuyến (L km) (mm) (mm) (mm)
- Lưới độ cao hạng II: Các điểm được phân bố đều
trên khu vực. Đo theo phương pháp trùng vạch, đo đi đo
về.
- Lưới độ cao hạng III: Trong trường hợp tăng dày
lưới hạng II thì được thành lập dưới dạng tuyến, vòng
khép kín hoặc lưới có điểm nút dựa vào các điểm gốc cấp
cao. Nếu là lưới độc lập, thường là hệ thống tuyến khép
kín, đo đi đo về.
- Lưới độ cao hạng IV: Dùng để tăng dày lưới hạng
cao hơn và cũng có thể là lưới độc lập.
Trong lưới độ cao hạng IV, thường dùng mốc gắn
tường, mốc chôn nông và mốc của các điểm khống chế
mặt phẳng.
26
Các công tác trắc địa trên khu vực xây dựng phải
dựa trên hệ thống độ cao thống nhất đã được lựa chọn và
thành lập trong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình.
Đặc điểm của lưới độ cao trong trắc địa công trình
là khoảng cách giữa các mốc và chiều dài của các tuyến
được rút ngắn, còn phương pháp đo vẫn như lưới độ cao
nhà nước.
1.2.1 Lưới cấp thấp dựa trên một cạnh của lưới cấp
cao
AB là cạnh trong lưới bậc i có sai số tương đối là
1/Ti. Sai số tương đối cạnh của bậc i+1 được tính theo
công thức:
(1-1)
Trong đó:
1/Ti là ảnh hưởng sai số
của số liệu gốc.
(1/Ti+1)do là ảnh hưởng sai số đo trong lưới bậc i+1.
284:49 CH
9/21/2015
8
Nếu ký hiệu Ki là hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1
đến bậc i thì có thể viết:
Nếu K1=K2=...=Kn = K, suy ra
Từ đó ta có: (1-2)
Trong đó: n là số bậc phát triển của lưới
294:49 CH
Trong trường hợp này lưới bậc
thấp không những bị biến dạng về chiều
dài (tỷ lệ của lưới) mà còn bị biến dạng
về góc. Sự biến dạng về góc được bổ
sung thêm bởi thành phần (1/Ti)’ vào
công thức (1-1).
(1-3)
30
Thành phần (1/Ti)’ trong công thức (1-3) thể hiện sự 
tăng ảnh hưởng sai số của số liệu gốc đối với bậc lưới i+1.
Như vậy hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1 đến bậc i 
cũng phải được thể hiện qua một i.
4:49 CH
Nếu K1=K2=...=Kn = K và 1=2=...=n=, thì
Suy ra
(1-4)
Theo khảo sát của giáo sư Provorov thì sai số tỷ lệ
lưới có giá trị tương đương với sai số do biến dạng về góc.
Khi (1/Ti) (1/Ti)’ thì
Để ước tính số bậc phát triển lưới có thể lấy  = 1,5.
Ta có:
314:49 CH
Ví dụ:
Thì hệ số giảm độ chính xác là:
324:49 CH
9/21/2015
9
1.3.1 Số hiệu chỉnh trong phép chiếu
Trước khi bình sai, lưới trắc địa nhà nước được
chiếu xuống mặt Ellipsoid thực dụng Kraxôvski. Vì vậy các
trị đo trong lưới hạng I, II... đều được hiệu chỉnh. Điều đó
cũng có nghĩa là các trị đo tiếp theo về sau đều được
chiếu xuống mặt quy ước duy nhất đó.
Tọa độ điểm được tính trong hệ tọa độ phẳng,
vuông góc của phép chiếu Gauss.
Vì các công trình được xây dựng trên bề mặt tự
nhiên của trái đất nên cần phải thu được các kết quả đo
không qua hiệu chỉnh do phép chiếu.
334:49 CH
a/ Số hiệu chỉnh do độ cao
Số hiệu chỉnh do chiếu cạnh AB
xuống mặt chiếu A0B0 (hình 1-3)
được tính theo công thức:
(1-5)
Trong đó:
S – chiều dài cạnh đo được
Hm – độ cao trung bình của cạnh
H0 – độ cao của mặt chiếu
Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid (=6370 km).
344:49 CH
Từ công thức trên, ta có
Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ
lệ lưới nếu
Lúc đó
Tức là khi hiệu độ cao mặt đất và mặt chiếu nhỏ
hơn 32 m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh Sh.
Mặt chiếu được chọn trong trắc địa công trình là mặt
có độ cao trung bình của khu vực xây dựng công trình. Đối
với đường xe điện ngầm là mặt có độ cao trung bình của
trục hầm.
354:49 CH
b/ Số hiệu chỉnh do chiếu về mặt phẳng Gauss
Số hiệu chỉnh của chiều dài cạnh sẽ có dấu dương
và tăng từ trục đến mép của múi chiếu.
Khoảng cách S0 giữa hai điểm trên mặt phẳng được
tính theo công thức :
(1-6)
Trong đó : S – chiều dài cạnh trên Ellipsoid.
Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid.
là trị trung bình của hoành độ điểm
đầu và cuối của S.
364:49 CH
9/21/2015
10
Số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh do chiếu về mặt
phẳng Gauss được tính gần đúng theo công thức:
(1-7)
Từ đó suy ra:
(1-8)
Đối với các cạnh nằm trên đường biên của múi
chiếu 30, có ym = 150 km thì:
37
Để sai số tương đối của tỷ lệ lưới không vượt quá
1:200.000 thì khoảng cách từ kinh tuyến trục của múi chiếu
đến khu vực xây dựng công trình không vượt quá:
Nếu ym > 20 km thì chọn kinh tuyến đi qua điểm
giữa của khu vực xây dựng công trình làm trục của múi
chiếu.
38
1.3.2 Hệ tọa độ cân bằng
Vì Sh và Sg có dấu ngược nhau nên có thể đề
xuất một hệ tọa độ cân bằng, trong đó mặt chiếu và kinh
tuyến trục của múi chiếu được chọn sao cho tổng của các
số hiệu chỉnh nói trên có giá trị nhỏ, không đáng kể. Điều
kiện này được viết:
(1-9)
Từ đó, nếu cho trước ym thì
(1-10)
Hoặc nếu cho trước Hm – H0 thì
(1-11)
394:49 CH
Ví dụ:
Khi khu vực xây dựng công trình cách kinh tuyến
trục 50 km, thì độ cao của mặt chiếu sẽ được tính theo
công thức:
Ngược lại, khi cho trước Hm – H0 = 50 m thì
Nhưng hệ tọa độ cân bằng thường không được ứng
dụng rộng rãi vì độ cao mặt chiếu đã cho trước trong đồ án
thiết kế công trình. Vì vậy hệ tọa độ cân bằng chỉ áp dụng
cho một dải hẹp với hoành độ tính theo công thức (1-11).
404:49 CH
9/21/2015
11
Khi sử dụng các điểm của lưới nhà nước làm cơ sở
khống chế trắc địa công trình thì cần phải thực hiện hai lần
hiệu chỉnh.
Trước hết tính số hiệu chỉnh Sh với dấu ngược lại
với công thức (1-5) để chuyển chiều dài cạnh của lưới nhà
nước về mặt tự nhiên của trái đất. Sau đó tính số hiệu
chỉnh để đưa về mặt chiếu của khu vực xây dựng công
trình.
414:49 CH
1.4.1 Đặc điểm của đo góc trong trắc địa công trình
Ở thành phố và khu công nghiệp, những yếu tố sau
đây ảnh hưởng đến độ chính xác đo góc:
a, Nhiệt, khói, bụi từ các nhà máy, mặt đường nhựa,
các kết cấu thép và bê tông dưới tác động của mặt trời sẽ
tạo nên “tiểu khí hậu” làm thay đổi chế độ dẫn nhiệt, quá
trình bốc hơi và tích tụ hơi nước.
b, Nhiều chướng ngại vật đối với tia ngắm.
c, Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao
khác nhau, các cạnh lại ngắn.
d, Các điểm khống chế đặt trên nhà máy hoặc trên
đường phố đều có thể bị rung.
424:49 CH
Do các điều kiện kể trên, tia ngắm đi qua nhiều
trường chiết quang cục bộ và không ổn định. Các trường
chiết quang đó thay đổi theo thời gian và không gian. Vì
vậy cần phải lựa chọn thời gian đo góc hợp lý.
Do cạnh của lưới khống chế ngắn nên cần đặc biệt
chú ý đến độ chính xá ... bố trí nên hai hướng này không
thật sự vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác
đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch của nó
so với góc vuông và điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng
các số hiệu chỉnh SB, SC để cho AB và AC thật vuông
góc với nhau.
1214:49 CH
Hình 3-1
1224:49 CH
Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức:
(3-1)
Ở đây:  = 900 - 
Các khoảng cách AB1 và AC1 được lấy trên tổng
bình đồ. Cố định các điểm B, C trên thực địa và dọc theo
các hướng AB và AC ta đặt các đoạn thẳng bằng chiều dài
cạnh của lưới. Việc định tuyến được tiến hành bằng máy
kinh vĩ, còn khoảng cách được đo bằng thước thép căng
bằng lực kế. Kết quả đo có tính đến các số hiệu chỉnh do
độ dốc địa hình, do nhiệt độ và do kiểm nghiệm thước.
Hiện nay việc đặt khoảng cách có thể tiến hành bằng các
máy toàn đạc điện tử cho phép tính toán một cách nhanh
chóng khoảng cách ngang có tính đến tất cả các số hiệu
chỉnh.
1234:49 CH
Người ta kết thúc việc bố trí trên hai hướng này tại
các điểm cuối cùng F, R, D, E. Tại những điểm này dựng
các góc vuông và tiếp tục bố trí các điểm theo chu vi của
lưới. Như vậy ta đã nhận được trên thựa địa 4 tứ giác của
lưới ô vuông xây dựng với các cạnh đã được bố trí. Sau
đó người ta thay thế các mốc gỗ tạm thời bằng các mốc bê
tông chắc chắn. Tiếp theo trên các hướng giữa các điểm
tương ứng của 4 vòng cơ bản, ta tiến hành bố trí các điểm
bên trong của lưới. Để tính toán tọa độ cuối cùng các điểm
của lưới xây dựng người ta tiến hành đặt các đường
chuyền cấp 1 theo chu vi lưới, còn theo các điểm chêm
dày đặt đường chuyền cấp 2. Để xác định tọa độ các điểm
này có thể sử dụng cả các phương pháp khác nữa.
1244:49 CH
9/21/2015
32
Nếu khu vực xây dựng có diện tích không lớn và
việc bố trí các đỉnh của lưới được tiến hành với độ chính
xác cao thì tọa độ các điểm nhận được sau bình sai sẽ
không khác mấy so với tọa độ thiết kế. Tuy nhiên khi thành
lập những mạng lưới lớn khó mà tiến hành công tác bố trí
với độ chính xác cao và việc tính tất cả các số hiệu chỉnh
vào chiều dài cạnh là rất phức tạp. Do vậy tọa độ thực tế
của các điểm có thể khác tương đối nhiều so với tọa độ
thiết kế.
Khi sai khác về tọa độ là nhỏ thì có thể đưa tâm
mốc về đúng vị trí thiết kế người ta hàn lên đầu mốc 1 bản
thép (10x10) cm hoặc (20x20) cm. Theo các tọa độ thực tế
và tọa độ thiết kế ta tính ra các yếu tố quy hoàn để hiệu
chỉnh tâm mốc.
1254:49 CH
Ưu và nhược điểm của phương pháp:
a, Ưu điểm: Toàn bộ các điểm sau khi bố trí sơ bộ
sẽ được thay ngay bằng các mốc bê tông chắc chắn nên
trong quá trình đo đạc, tính toán bình sai, chúng được bảo
vệ một cách tin cậy.
b, Nhược điểm: Do sự tích lũy sai số nên tọa độ
thực tế của các điểm ở xa điểm gốc sẽ khác nhiều so với
tọa độ thiết kế. Do vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng
ở những khu vực nhỏ đòi hỏi độ chính xác không cao, tức
là khi sự sai khác về tọa độ nằm trong phạm vi từ 35 cm
có thể bỏ qua được. Trường hợp yêu cầu độ chính xác cao
hơn thì phải sử dụng tọa độ thực tế các điểm của lưới.
Trong phương pháp này trước khi nhận được tọa
độ chính xác các điểm của lưới, không thể lập các bản vẽ
bố trí công trình được.
1264:49 CH
3.1.2 Theo phương pháp bố trí hoàn nguyên
Để phục vụ cho việc xây dựng các khu vực công
nghiệp lớn thì mạng lưới ô vuông cần phải thỏa mãn các
yêu cầu sau:
- Có độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn
và bố trí công trình;
- Có tọa độ thực tế của các điểm đúng bằng tọa độ
thiết kế của chúng.
Thành lập lưới ô vuông xây dựng theo phương
pháp hoàn nguyên sẽ đáp ứng được những yêu cầu này.
1274:49 CH
a,Thực chất của phương pháp hoàn nguyên
Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa
người ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô của
lưới đúng như thiết kế. Việc đo đạc được tiến hành bằng
máy kinh vĩ và thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử với
độ chính xác lập lưới vào khoảng 1:1000 – 1:2000. Tất cả
các điểm đỉnh ô vuông được đóng cọc tạm thời và lưới này
được gọi là “lưới gần đúng”.
Sau đó người ta lập các bậc lưới khống chế trắc địa
trên toàn bộ mạng lưới vừa thành lập để xác định tọa độ
thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các tọa độ
này với tọa độ thiết kế tương ứng sẽ tìm được các đại
lượng hoàn nguyên về góc và chiều dài. Từ đó xê dịch các
điểm để có vị trí đúng của chúng (công việc này gọi là
hoàn nguyên điểm). Sau đó thay thế các điểm tạm thời
vừa được hoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn.
1284:49 CH
9/21/2015
33
Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố
trí người ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ chính xác
của việc hoàn nguyên và sau đó công nhận tọa độ các
điểm đúng bằng tọa độ thiết kế.
Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn
hơn 2-3 m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến
3mm, nên độ chính xác của việc lập lưới xây dựng theo
phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xác
định tọa độ các điểm tạm thời, tức là phụ thuộc vào độ
chính xác lập các lưới tam giác và đa giác.
1294:49 CH
b, Ưu và nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm: phương pháp này cho phép rút ngắn
được thời gian và giá thành thi công mạng lưới. Việc hoàn
nguyên các điểm có thể không phải làm ngay hết toàn bộ
mạng lưới, do vậy đối với khu vực nào cần ưu tiên xây
dựng trước thì tiến hành hoàn nguyên trước, còn các phần
khác của mạng lưới sẽ tiếp tục hoàn thiện sau.
Nhược điểm: Trong suốt quá trình đo đạc, tính toán
bình sai thì các điểm của lưới được giữ lại trên thực địa
bằng các cọc gỗ tạm thời nên có khả năng dễ bị hư hại,
mất mát.
1304:49 CH
c, Cách đánh số và ký hiệu điểm
Các điểm của mạng lưới xây dựng được đánh số
bắt đầu từ điểm gốc theo 1 trong 2 cách sau đây:
Cách 1:
Hình 3-2: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 1
1314:49 CH
Cách 2:
Theo các khoảng cách 100m trên trục x thì ký hiệu
chữ A, còn trên trục y ký hiệu chữ B.
Hình 3-3: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 2
1324:49 CH
9/21/2015
34
d, Công tác hoàn nguyên điểm
Việc bố trí mạng lưới gần đúng ban đầu có độ chính
xác không cao (sai số tương đối 1:1000 – 1:2000) cho nên
tọa độ thực tế các điểm của mạng lưới sẽ khác nhiều so
với tọa độ thiết kế. Trên những khu vực rộng lớn, sự sai
khác đó có thể tới 2-3 m hoặc lớn hơn.
Để tìm vị trí thiết kế của các điểm trên thực địa, dựa
vào tọa độ thực tế tính được và tọa độ thiết kế của chúng,
bằng cách giải bài toán nghịch ta xác định được các yếu tố
hoàn nguyên về góc và chiều dài. Sau đó từ các mốc tạm
thời ta đặt các yếu tố hoàn nguyên để tìm vị trí đúng của
các điểm.
1334:49 CH
Thí dụ: Điểm N10 có các tọa độ:
Tọa độ thực tế tính được Tọa độ thiết kế
x' = 400,372 m x = 400,000 m
y’ = 0,673 m y = 0,000 m
Ta tính được các yếu tố hoàn nguyên:
Do vậy:
 S = 0,764 m.
1344:49 CH
Sau khi tính được các yếu tố hoàn nguyên cho tất
cả các điểm ta lập sơ đồ hoàn nguyên đối với từng điểm.
Dưới đây là ví dụ về sơ đồ hoàn nguyên điểm N10 (Hình
3-4).
Trên sơ đồ này tại mỗi điểm tạm thời của lưới người
ta ghi rõ các yếu tố hoàn nguyên. Để tìm hướng hoàn
nguyên (N10’ – N10) người ta còn ghi chú thêm góc định
hướng 1 của hướng từ điểm N10’ đến một trong các điểm
lân cận, giá trị này lấy từ bảng tính đường chuyền (chẳng
hạn góc 1=89
0 59’ 20”).
Góc kẹp  chính là hiệu của hai góc định hướng:
 = 2 - 1 = 151
0 05’ 10”.
1354:49 CH
Hình 3-4
1364:49 CH
9/21/2015
35
Thao tác cụ thể của việc hoàn nguyên điểm trên
thực địa như sau:
Đặt máy kinh vĩ tại điểm mốc tạm thời cần hoàn
nguyên N10’ rồi ngắm về tiêu ngắm ở N11’. Đưa số đọc
trên bàn độ ngang về giá trị 890 59’ 20”.
Quay máy đặt giá trị 2 = 241
0 04’ 30”, rồi dọc theo
hướng ngắm đặt đoạn thẳng hoàn nguyên.
Vì yếu tố hoàn nguyên về chiều dài thường không
vượt quá một vài mét, cho nên để đặt nó một cách chính
xác, người ta dùng một sợi dây thép dài 10-15 m căng
bằng 2 que sắt, 1 que dựng tại tâm mốc, còn que kia nằm
trong mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ.
1374:49 CH
Để kiểm tra hướng hoàn nguyên ta có thể đo lại trị
số góc  theo cách sau: đưa ống kính ngắm về điểm N11’
và đặt số đọc trên bàn độ ngang là 0000’00”. Sau đó quay
máy bắt tiêu thứ hai là que sắt đang căng dây thép, rồi đọc
số góc kẹp. Nếu góc đó sai lệch so với trị số tính toán
không quá 30” – 60” thì dọc theo hướng dây thép đang
căng ta đặt đoạn thẳng hoàn nguyên S = 0,764 m bằng
thước thép và đánh dấu điểm tìm được bằng một cọc nhỏ
tạm thời.
Sai số trung phương vị trí điểm sau hoàn nguyên so
với điểm tạm thời có thể tính theo công thức:
1384:49 CH
(3-2)
Trong đó:
mP – Sai số trung phương xác định vị trí điểm hoàn
nguyên;
mS – Sai số đặt đoạn hoàn nguyên s;
m - Sai số trung phương đặt góc .
Nếu lấy các giá trị:
mS = 2 mm; s = 5 m; m = 1’ thì ta tính được: mP =
2,4 mm.
1394:49 CH
Khi hoàn nguyên điểm, khoảng cách hoàn nguyên
cần được đặt theo hướng nằm ngang. Vì vậy ở những chỗ
dốc cần tính số hiệu chỉnh do độ nghiêng vào chiều dài
ngang theo công thức:
(3-3)
Trong đó:
h – Chênh cao giữa 2 đầu đoạn hoàn nguyên.
Kinh nghiệm cho thấy hầu hết những sai số lớn
trong việc lập lưới xây dựng đều là do khi hoàn nguyên ta
không tính đến số hiệu chỉnh này.
Các điểm của mạng lưới xây dựng sau khi hoàn
nguyên xong được cố định bằng các mốc bê tông. Vì các
mốc này là các mốc độ cao nên cần phải được chôn sâu
từ 1,2 – 1,5 m (có trường hợp chiều sâu mốc có thể tới 2 –
2,5 m).
1404:49 CH
9/21/2015
36
Khi các điểm rơi vào vùng đào đắp thì có thể chôn
bằng các mốc gỗ dài 1 – 1,5 m.
Để đặt cho tâm mốc bê tông trùng với tâm điểm
hoàn nguyên thì trước khi đào hố chôn mốc, theo hai
hướng vuông góc với nhau tại vùng tâm mốc người ta
đóng 4 cọc cách tâm mốc khoảng 2 – 2,5 m, để khi căng
chỉ qua từng cặp điểm cọc thì giao của chúng sẽ là tâm
mốc.
Sau khi chôn mốc bê tông xong, nếu mốc tạm thời
vẫn còn lưu lại thì để kiểm tra người ta đo lại khoảng cách
giữa hai tâm mốc này.
Xung quang mốc bê tông phải đào rãnh thoát nước
và rào lại để bảo vệ.
1414:49 CH
e, Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng
Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng nhằm mục đích
kiểm tra xem việc hoàn nguyên các điểm có chính xác hay
không, đồng thời đánh giá khả năng sử dụng của mạng lưới.
Việc kiểm tra bao gồm cả kiểm tra về góc và kiểm
tra về chiều dài cạnh.
+ Kiểm tra về góc:
Việc đo kiểm tra về góc được tổ chức như thế nào
đó để có thể bao gồm tất cả các cạnh của mạng lưới. Khi
đó máy sẽ được đặt tại các điểm của lưới theo trật tự xen
kẽ như sơ đồ (hình 3-5).
Việc đo kiểm tra về góc được thực hiện bằng máy
kinh vĩ quang học với 1-2 vòng đo. Chênh lệch của các
góc trong mạng lưới so với góc vuông không được vượt
quá 10-15”.
1424:49 CH
+ Đo kiểm tra về cạnh:
Việc kiểm tra chiều dài cạnh được tiến hành trên
một số cạnh của mạng lưới ở những chỗ yếu nhất của nó
(ví dụ cạnh nối hai điểm giữa của hai đường chuyền cấp 2
kề nhau). Số lượng cạnh kiểm tra thường là 10% tổng số
cạnh. Sai lệch về chiều dài không vượt quá 10 – 15 mm
đối với cạnh lưới 200 m.
Hình 3-5
1434:49 CH
Các hạn sai đo kiểm tra về góc và cạnh được ước
tính như sau:
Sai số vị trí tương hỗ giữa hai điểm của lưới khi
chiều dài cạnh S = 200 m là 2 cm được tính theo công
thức đã biết:
Nếu coi ảnh hưởng của sai số đo góc và đo cạnh là
như nhau thì:
1444:49 CH
9/21/2015
37
3.2 Bố trí đường cong
3.2.1 Bố trí đường cong tròn
3.2.1.1 Bố trí các điểm cơ bản của đường cong
Tại các đỉnh góc chuyển của tuyến đường, ngoài ta
sử dụng các đường cong để nối các đoạn thẳng của tuyến
đường với nhau.
Các yếu tố chính của đường cong tròn bao gồm:
- Góc ngoặt : đo ngoài thực địa.
- Bán kính cong R chọn tùy thuộc vào điều kiện thực
địa và cấp đường.
- Chiều dài tiếp cự T:
(3-4)
1454:49 CH
- Chiều dài đường cong tròn K:
(3-5)
- Chiều dài đoạn phân cự B:
(3-6)
- Độ rút ngắn của đường cong D:
(3-7)
- Chiều dài dây cung DC=b
(3-8)
1464:49 CH
Cách bố trí:
Các điểm đầu, cuối và giữa của đường cong gọi là
những điểm cơ bản của đường cong. Để bố trí các điểm
này, trên các hướng tiếp cự kể từ đỉnh góc ngoặt người ta
đặt bằng thước thép các đoạn bằng T. Trên hướng phân
giác của góc ở tâm đặt đoạn bằng B để xác định điểm
giữa.
1474:49 CH
3.2.1.2 Bố trí chi tiết đường cong tròn
a/ Phương pháp tọa độ vuông góc
Trong phương pháp này, tọa độ các điểm chi tiết
trên đường cong được xác định trong hệ tọa độ vuông
góc, nhận điểm đầu hay cuối đường cong làm gốc tọa độ
và hướng tiếp cự của đường cong làm trục hoành.
Trong hệ này, tọa độ các điểm chi tiết được xác định
như sau:
Trong đó:
R – bán kính cong đã chọn của đường cong tròn.
i – số thứ tự của điểm chi tiết.
 - góc ở tâm giữa các điểm chi tiết.
1484:49 CH
9/21/2015
38
(3-10)
Với K là khoảng cách trên đường cong tròn giữa
các điểm chi tiết.
Ngoài thực địa, kể từ điểm đầu hoặc điểm cuối
đường cong, trên hướng tiếp cự người ta đặt trực tiếp
bằng thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử liên tiếp các
khoảng cách xi.
Tại các điểm mới tìm được này, người ta dựng các
hướng vuông góc với tiếp tuyến (bằng eke, máy kinh vĩ,
máy toàn đạc điện tử) và trên đó đặt các khoảng cách
bằng các hoành độ yi, xác định vị trí các điểm chi tiết trên
đường cong tròn.
1494:49 CH
Hình 3-7
1504:49 CH
b/ Phương pháp tọa độ cực
Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các
điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm
đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết.
Cách 1: khoảng cách cực là chiều dài S giữa hai điểm chi
tiết trên dây cung. Từ hình vẽ 3-8a, chúng ta thấy rằng:
Do vậy:
Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc
cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, đặt
trực tiếp bằng thước thép khoảng cách cực S, xác định
điểm 1. Tiếp tục mở ra góc /2 nữa, rồi từ điểm 1 đo một
đoạn S sao cho đoạn S cắt hướng ngắm trên máy kinh vĩ,
ta được điểm 2... Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa
đường cong tròn.
1514:49 CH
4:49 CH 152
Hình 3-8a: Phương pháp tọa độ cực
9/21/2015
39
b/ Phương pháp tọa độ cực (tiếp)
Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các
điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm
đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết.
Cách 2: khoảng cách cực là chiều dài Si giữa điểm đầu
(hoặc cuối) đến điểm chi tiết i. Từ hình vẽ 3-8b, chúng ta
thấy rằng:
 = 2.  ∗


 ;  = 


Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc
cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, bố trí
khoảng cách cực S1, xác định điểm 1. Tiếp tục mở ra góc
 /2 nữa, rồi bố trí khoảng cách S2, ta được điểm 2... Cứ
tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa đường cong tròn.
1534:49 CH
4:49 CH 154
Hình 3-8b: Phương pháp tọa độ cực
c/ Phương pháp dây cung kéo dài
Theo phương pháp này, điểm 1 được bố trí theo
phương pháp tọa độ vuông góc.
Bố trí điểm 2: Trên hướng dây cung D-1 kéo dài,
đặt đoạn S tìm được điểm 2’. Từ điểm 1 và 2’ giao hội
cạnh với các khoảng cách S và d, xác định vị trí điểm 2
trên đường tròn.
Để xác định khoảng cách d, ta thấy:
2’12 = 2’12  102.
Vì vậy:
(3-11)
1554:49 CH
c/ Phương pháp dây cung kéo dài (tiếp theo)
Bố trí điểm 3: Tiếp tục trên hướng 1-2 kéo dài kể từ
điểm 2, đặt khoảng cách S xác định điểm 3’. Từ 3’ và 2
giao hội cạnh với các khoảng cách d và S, xác định điểm
3... Việc bố trí tiếp tục cho đến điểm giữa đường cong tròn.
1564:49 CH
Hình 3-9: Phương pháp 
dây cung kéo dài