Bài giảng Trắc địa đại cương - Chương VI: Máy thủy bình và phương pháp đo cao hình học

CHƯƠNG VI 
MÁY THỦY BÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO HÌNH HỌC 
 §6.1 KHÁI NiỆM CHUNG VỀ ĐO CAO 
1. Đo cao hình học 
2. Đo cao lượng giác 
I.Khái niệm chung 
II. Các phương pháp đo cao 
5. Đo cao bằng phương pháp chụp ảnh lập thể 
6. Đo cao bằng hệ thống định vị GPS 
3. Đo cao vật lý 
4. Đo cao cơ học 
Đo cao áp kế 
Đo cao thủy tĩnh 
Đo cao vô tuyến 
 §6.2 Nguyên lý đo cao hình học 
1. Đo cao từ giữa 
Là xác định chênh cao giữa 2 điểm tính theo trị số đọc trên thước dựng thẳng đứng tại 2 điểm đó nhờ tuyến ngắm nằm ngang của máy thủy bình và các công thức hình học 
Theo hình vẽ: 
H B = H A + h AB = H A + s - t 
H A 
H B 
h AB 
Tuyến ngắm nằm ngang 
MTC 
A 
B 
s 
t 
h AB = s - t 
Nếu biết độ cao A là H A thì: 
Từ hình vẽ ta tính được chênh cao giữa M & N: 
 h MN = i - t 
Nếu biết độ cao M là H M thì: 
 H N = H M + h MN = H M + i - t 
M 
N 
h MN 
t 
i 
H M 
H N 
MTC 
2. Đo cao phía trước 
 §6.3 Phân loại và cấu tạo máy thủy bình 
1. Phân loại 
Phân loại cấu tạo 
Phân theo độ chính xác 
Máy thông thường 
Máy cân bằng tự động 
Máy kỹ thuật	 
Máy chính xác trung bình 
Máy chính xác cao 
H 
H’ 
L 
L’ 
Z 
Z’ 
3 
2 
1 
4 
1 
2 
3 
4 
ống kính 
ống thủy 
Bệ máy 
Chân máy ( giá đỡ) 
ốc E 
Ốc điều quang 
2. Cấu tạo 
Máy thủy bình là dụng cụ tạo ra tia ngắm nằm ngang. Về nguyên lý cấu tạo các máy đều có các bộ phận tương tự như nhau. 
1 
Ống kính 
- Là bộ phận phóng đại mục tiêu, giúp ngươi đọc ngắm và đọc số đc rõ và chính xác 
- Gồm: Kính vật, kính mắt, lưới chữ thập, ốc điều quang và ốc kính mắt 
- Có 3 trục: Trục ngắm, trục quang học và trục hình học 
Cấu tạo lưới chữ thập 
Dây thị cự ( Dây đo khoảng cách) 
K 
K 
s 1 
s 1 
s 3 
s 2 
s 4 
s 2 
s 4 
s 3 
Dây ngang 
Dây đứng 
2 
Ống thủy 
2 mm 
a. Ống thủy dài 
b. Ống thủy tròn 
H 
H’ 
R 
O 
R = 2 - 200m 
 
- Độ nhạy bọt thủy 
1. Mia thủy chuẩn: 
Mia TC là loại thước thẳng làm bằng gỗ tốt và ít biến dạng, dài 2-3m 
2. Đế mia 
Núm đế 
 §6.4 MIA THỦY CHUẨN VÀ ĐẾ MIA 
§6.5 Các thao tác cơ bản của máy thủy bình 
1- Đặt máy: 
2- Cân bằng máy: 
a- Cân bằng sơ bộ 
b- Cân bằng chính xác 
1 
2 
3 
1 
2 
3 
1 
2 
3 
Bước 1 
Bước 2 
Bước 3 
3. Đọc số trên mia 
Máy cân bằng chưa chính xác 
Máy cân bằng chính xác 
Quan sát bọt ống thủy 
Căn cứ vào lưới chữ thập để đọc số trên mia ( đọc đến mm) 
Dây ngang 
Dây đứng 
Dây thị cự 
1- Kiểm nghiệm & hiệu chỉnh ống thủy dài 
4- Kiểm nghiệm & hiệu chỉnh sai lệch trục ngắm (x) 
2- Kiểm nghiệm & hiệu chỉnh lưới chữ thập 
3- Kiểm nghiệm & hiệu chỉnh độ nhạy bọt thủy 
Đọc giáo trình 
 §6.6 KiỂM NGHIỆM VÀ HiỆU CHỈNH MÁY THỦY BÌNH 
i 1 
b 1 
b 2 
i 2 
A 
A 
B 
B 
h AB = i 1 - (b 1 - x) 
h AB = (b 2 – x) - i 2 
2x = (b 1 + b 2 ) - (i 1 + i 2 ) 
x 
x 
x = 
 (b 1 + b 2 ) - (i 1 + i 2 ) 
 2 
x = 0 
x 0 
x x 
x > x 
b. Cách hiệu chỉnh 
a. Cách kiểm nghiệm 
 x = 4mm 
Kết luận 
§6.7 Đo cao hình học giữa 2 điểm xa nhau 
M 
N 
s 1 
S 2 
S 3 
t 1 
t 2 
t 3 
2 
3 
n 
h 1 
h 2 
2 
2 
1 
h MN 
H N 
H M 
MTC 
a 
b 
c 
S n 
t n 
Giả sử cần đo chênh cao giữa 2 điểm M và N cách xa nhau 
i=1 
n 
i=1 
n 
i=1 
n 
Theo hình vẽ ta có 
Nếu biết độ cao điểm M là H M 
=> H N = H M + h MN 
h 1 = s 1 – t 1 
h 2 = s 2 – t 2 
Σ h i = Σ s i - Σ t i 
Σ h i = h MN 
s i -số đọc mia sau của trạm thứ i 
t i -số đọc mia trước của trạm thứ i 
Trong đó 
 - - - - - - - - 
 h n = s n - t n 
i=1 
n 
i=1 
n 
H N = H M + Σ s i - Σ t i 
§6.8 Đo thủy chuẩn hạng III & IV 
Theo quy định đo đạc nhà nước, đường đo thủy chuẩn đc phân thành 4 hạng: I, II, III và IV 
Phạm vi và độ chính xác giảm dần từ hạng I đến IV 
Tùy theo từng hạng thủy chuẩn mà người ta sử dụng dụng cụ đo và phương pháp đo phù hợp 
Trong chương này chúng ta nghiên cứu phương pháp đo hạng III và IV 
I. Công tác ngoại nghiệp 
1- Những yêu cầu kỹ thuật khi đo thủy chuẩn hạng III và IV 
a- Chọn và bố trí mốc độ cao 
b- Máy và dụng cụ đo 
c- Điều kiện ngoại cảnh khi đo 
2- Nội dung công tác đo tại 1 trạm đo thủy chuẩn 
a- Nhân lực và phân công công việc 
b- Chọn vị trí đặt máy và mia 
c- Cân bằng máy chính xác 
d- Đọc số trên mia 
e- Ghi và tính toán sổ đo thủy chuẩn 
3- Sổ đo thủy chuẩn hạng III và IV 
SỔ ĐO THỦY CHUẨN HẠNG III VÀ IV 
 Ngµy ®o: 15 - 11 -2007 B¾t ®Çu 8h30 KÕt thóc 11h15 
 Thêi tiÕt : Tèt Tõ mèc R1 ®Õn mèc R3 
 Ng­êi ®o: TrÇn V¨n L©m Ng­êi ghi tÝnh sæ: Ngäc Anh 
1 
2 
4 
3 
6 
5 
11 
12 
13 
14 
7 
8 
9 
10 
Tªn mèc 
Tªn mia 
Tr¹m ®o 
KC 
Sau 
Tr­íc 
Chªnh lÖch KC 
 CL.KC céng dån 
MÆt mia 
Sè ®äc mia 
 Sau Tr­íc 
§é chªnh cao 
mm 
§é chªnh cao TB 
mm 
§é cao mèc 
m 
R 1 
22,325 
22,650 
A - B 
100,5 
101,6 
-1,1 
 -1,1 
§á 
§en 
1226 
1212 
5785 
5700 
1 
4474 
4573 
- 85 
+14 
+99 
+14,5 
+407,5 
 +307 
 +408 
 +101 
 5890 5583 
 1418 1010 
 4472 4573 
§á 
§en 
+0,7 
 -0,7 
105,5 
104,8 
3 
-104,5 
 -4 
 -105 
 -101 
 6085 6089 
 1512 1617 
 4573 4472 
§á 
§en 
-0,3 
 - 1,4 
96,7 
97,0 
2 
B - A 
K.tra 
606,1 
21831 
21296 
+535 
+317,5 
 R 2 
 A - B 
A 
A 
B 
B 
f h =  h đo -  h lt 
a. Tính sai số khép kín độ cao 
II. Công tác nội nghiệp 
Các dạng đường đo thủy chuẩn thường bố trí 
+ Đường đo thủy chuẩn mốc khép mốc 
R 1 
R 2 
A 
B 
C 
f h = Σ h đ - (H R2 – H R1 ) 
f h - sai số khép độ cao 
Σ h đo - tổng chênh cao đo được 
Σ h lt - tổng chênh cao theo lý thuyết 
1. Đánh giá độ chính xác của đường đo thủy chuẩn 
+ Đường đo thủy chuẩn khép kín 
I 
II 
III 
R 0 
f h = Σ h đo 
+ Đường đo thủy chuẩn đo đi và về ngược chiều 
A 
B 
C 
R 
A 
B 
C 
R 
+ Đường đo thủy chuẩn 2 lần cùng chiều 
f h = Σ h đi + Σ h về 
f h = Σ h 1 - Σ h 2 
Đo đi 
Đo về 
Lần 1 
Lần 2 
 f h x L (mm) 
b. Tính sai số khép kín độ cao cho phép 
 x - Hằng số phụ thuộc vào cấp thủy chuẩn và địa hình vùng đo 
 L - Chiều dài đường đo ( Đơn vị tính: km) 
Hạng thủy chuẩn 
Đồng bằng 
Miền núi 
III 
IV 
12 
15 
20 
25 
Bảng quy định hằng số x 
 f h  ≤  f h ] Đường đo đạt yêu cầu, được phép bình sai 
 So sánh 
 f h  >  f h ] Đường đo ko đạt yêu cầu, đo lại 
2. Bình sai đường đo thủy chuẩn: 
Mục đích của việc bình sai TC: để khi tính chuyền độ cao các điểm trên đường đo ko còn sai số f h 
Bình sai sau khi đã kết luận đo TC đạt yêu cầu, được phép bình sai 
a - Tính số hiệu chỉnh v i 
v i = 
-f h 
 L 
l i 
v i - số hiệu chỉnh chênh cao cho đoạn đo thứ i (mm) 
f h - sai số khép độ cao (mm) 
L - tổng chiều dài đường đo (km) 
l i - chiều dài đoạn đo thứ i (km) 
b - Kiểm tra: Σ v i = -f h 
c - Tính chênh cao h/c 
h i = 
hc 
đo 
h i 
+ 
v i 
h i - chênh cao đã hiệu chỉnh của đoạn đo thứ i 
hc 
đo 
h i - chênh cao đo được của đoạn đo thứ i 
e - Tính độ cao các điểm 
H t = H b + h hc 
H t - độ cao của điểm cần tìm 
H b - độ cao của điểm đã biết 
d - Kiểm tra: Σ h hc = Σ h lt 
Trong đó 
Trong đó 
Trong đó 
A 
B 
C 
R 1 
11,742m 
-4,203m 
3,4km 
+5,711m 
4,7km 
+1,208m 
4,2km 
R 2 
5,969m 
-8,549m 
7,7km 
Tính sai số khép kín độ cao: 
 f h = h đo - h lt = -60 mm 
Tính sai số khép kín độ cao cho phép: 
 f h 20 20 = ± 89 (mm) 
Kết luận: f h < f h Được phép bình sai 
Ví dụ: 
Bình sai và tính độ cao đường đo thủy chuẩn hạng IV vùng đồng bằng, nối liền giữa 2 điểm đã biết độ cao R 1 và R 2 qua các điểm A, B, C 
= ± 
a. Tính số hiệu chỉnh : v i 
b. Tính kiểm tra : v i = - f h 
BẢNG BÌNH SAI ĐƯỜNG ĐO THỦY CHUẨN 
Mốc 
Chiều dài l i (km) 
Chênh cao đo (m) 
Số h/c v i (m) 
Chênh cao h/c (m) 
Độ cao (m) 
c.Tính chênh cao hiệu chỉnh 
d. Tính độ cao các điểm 
-4,203 
+5,711 
+1,208 
-8,549 
3,4 
4,7 
4,2 
7,7 
+0,010 
+0,014 
+0,013 
+0,023 
-4,193 
+5,725 
+1,221 
-8,526 
+0,060 
-5,833 
20,0 
-5,773 
R 1 
A 
B 
C 
R 2 
KT 
11,742 
7,549 
13,274 
14,495 
5,969 
1. Sai số trục ngắm x 
a’ 
b’ 
x 2 
x 1 
s 1 
s 2 
h = a – b 
h = (a’ – x 1 ) – (b’ – x 2 ) 
h = (a’ – b’) + (x 2 – x 1 ) 
x 1 = s 1 .tg 
x 2 = s 2 .tg 
Nếu : x 1 = x 2 h = a’ – b’ = a - b 
Để có: x 1 = x 2 thì cần phải có: s 1 = s 2 
a 
b 
§6.9 SAI SỐ KHI ĐO THỦY CHUẨN VÀ BiỆN PHÁP 
2- Sai số do mia 
3- Sai số do người đo 
4- Sai số do ngoại cảnh