Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
MỤC LỤC

Chương 1 Yêu cầu, đặc điểm đối với lưới khống chế thi công 2
1.1 Một số khái niệm về bố trí công trình 2
1.2 Một số yêu cầu chung đối với mạng lưới thi công thủy điện 3
1.3 Phân tích các phương pháp thành lập lưới 8
1.4 Lựa chọn hệ quy chiếu đối với các mạng lưới thi công 9
Chương 2 Tổng quan về công nghệ định vị GPS 11
2.1 Cấu trúc chung của hệ thống định vị toàn cầu GPS 11
2.2 Phướng pháp định vị GPS 13
2.3 Phương pháp liên kết lươi GPS 15
2.4 Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện 17
Chương 3 Thiết kế phương án Xử lý số liệu 28
3.1 Xử lý số liệu GPS bằng phần mềm GPSURVEY 2.35 28
3.2 Tính chuyển tọa độ đo GPS về hệ tọa độ công trình 42
3.3 Thực nghiệm
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
1
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay vấn đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắc địa nói chung
và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến. Với các trị đo cạnh ngắn và liên
kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công nghệ GPS có tiềm năng đạt được độ chính
xác cao về vị trí tương hỗ giữa các điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiêu chuẩn
chặt chẽ của các mạng lưới chuyên dùng trong TĐCT. Đối với các công trình thuỷ
điện có địa hình phức tạp, độ dốc lớn, quy mô công trình lớn, kéo dài theo dọc sông
thì việc ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng thành lập các loại lưới khống chế
là hoàn toàn hợp lý và đạt hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống

xỏc nh v trớ mt bng v cao ca cỏc im, cao thng ng ca cỏc kt
cu, cỏc mt phng c trng ca cụng trỡnh xõy dng theo ỳng thit k.
Li khng ch thi cụng thng c thnh lp di dng li t do vỡ :
- chớnh xỏc yờu cu trong giai on b trớ thi cụng cụng trỡnh cao hn
chớnh xỏc ca li c s c thnh lp trong giai on kho sỏt thit k.
- H ta trong giai on kho sỏt l h ta nh nc cũn trong giai
on b trớ cụng trỡnh thng s dng h ta quy c riờng.
- Li khng ch thi cụng thng c quy chiu lờn mt phng cú cao
trung bỡnh ca khu vc thi cụng
- Cụng trỡnh thy in thng tri di trờn 1 khu vc rng ln, mt b
trớ ti mi v trớ l khỏc nhau.Thng ti khu vc nh mỏy cú khi lng cụng
tỏc b trớ nhiu hn khu vc xõy dng p
C s hỡnh hc chuyn bn thit k ra ngoi thc a l cỏc trc b trớ,
v trớ ca chỳng ch rừ trờn bn thit k, ngi ta phõn bit mt s trc b trớ nh
trc chớnh, trc c bn, trc chi tit
- Trc chớnh l cỏc trc i xng ca cụng trỡnh, i vi cụng trỡnh dng
tuyn ú l trc dc ca cụng trỡnh.
- Trc c bn l trc to nờn hỡnh dng v kớch thc theo chu vi cụng
trỡnh.
- Trc chi tit, trc trung gian l nhng trc b trớ cỏc phn chi tit ca
cụng trỡnh.
tin hnh b trớ cụng trỡnh, cn xõy dng trờn thc a mt h thng
cỏc im mt bng v cao gi l li khng ch thi cụng, ta v cao ca
chỳng c xỏc nh vi chớnh xỏc cn thit. Sau ú tin hnh tớnh toỏn v
lp cỏc bn v b trớ da trờn ta v cao cỏc im trong li v cỏc s liu
thit k.
Nghiên cứu khoa học sinh viên Lớp : Trắc địa B - 52
3
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
1.1.2. Trình tự thực hiện công tác bố trí công trình

nhà máy, như nhà máy thủy điện Hòa Bình,Sơn La, thủy điện Thác Bà…
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
4
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
- Nhà máy đường dẫn: thủy điện được xây dựng theo phương pháp này thì
đập được bố trí xây dựng cách xa nhà máy, nước được dẫn qua ống dẫn vào nhà
máy, như thủy điện A Lưới.
Các tuyến đập thì được phân loại theo hình dạng: có đập cong ( hình
1.1a), đập thẳng ( hình 1.1b).
(Hình 1.1a) ( Hình 1.1b)
Hình 1.1: Đập nhà máy thủy điện Hòa Bình và Sơn La
Các đường hầm thì có: dạng kênh, đường hầm ( hình 1.2a), đường ống
dẫn nước ( hình 1.2b).
1.2a: Nhà máy thuỷ điện 1.2b:Đường ống áp lực
Hình 1.2: Nhà máy thuỷ điện và đường ống áp lực
1.2.2. Lưới tam giác thủy công
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
5
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
Do các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kì khảo sát
không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cũng như mật độ điểm. Bởi vậy,
trên khu vực xây dựng công trình đầu mối người ta thành lập các mạng lưới trắc
địa chuyên dùng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào hạng mục
của các công trình đầu mối, lưới này có tên gọi là lưới tam giác thủy công.
Lưới tam giác thủy công và thủy chuẩn thủy công được thiết kế và xây
dựng làm cơ sở cho công tác:
- Đưa tim mốc thiết kế công trình ra thực địa
- Là hệ tọa độ, độ cao cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ, mặt cắt trong quá
trình thành lập bản vẽ thi công, thi công công trình
- Kiểm tra độ chính xác quá trình thi công, xây lắp và hoàn công các hạng

khép tam
giác
Sai số
chiều dài
cạnh yếu
nhất
I ≥ 300 I 0.5 – 1.5 ±1.0 ±3.5 ” 1: 200000
II 50- 300 II 0.3 – 1.0 ±1.5 ± 5.0 ” 1: 150000
III-IV- V < 50 III 0.2 – 0.8 ± 2.0 ±7.5 ” 1: 70000
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
6
Trờng đại học Mỏ địa chất Khoa : Trắc địa
Ngoi ra phi xột n tớnh phc tp ca cụng trỡnh, cỏc hng mc ca cụng
trỡnh phõn tỏn hay tp chung, mc khú khn ca iu kin a hỡnh m tng
hoc chia cp hng li tam giỏc thy cụng m bo chớnh xỏc cn thit
cho cụng trỡnh.
Cn c vo mt bng cụng trỡnh v iu kin a hỡnh m cú th xõy dng
1 hoc 2 bc li tam giỏc thy cụng. Nu xõy dng 2 bc li tam giỏc thy
cụng thỡ li bc 1 l li tam giỏc c s cho ton b cụng trỡnh. Li bc 2 l
li tam giỏc cho hng mc cụng trỡnh cc b.
H quy chiu ca li tam giỏc thy cụng phi c la chn phự hp
m bo li cú bin dng nh nht so vi thc a v cỏc sai s do phộp
chiu gõy lờn khụng nh hng n chớnh xỏc ca cỏc cp li ó chn.
Li c xõy dng phi phự hp vi kớch thc, hỡnh dng mt bng
cụng trỡnh m bo li cú bin dng ớt nht. H ta ca li phi phự hp
(gn ỳng nht) vi h ta ó dựng trong giai on kho sỏt, thit k cụng
trỡnh.
S lng, mt im li tam giỏc thy cụng cho tng cụng trỡnh cn
c tớnh toỏn, b trớ sao cho mi im tim tuyn cú th c xỏc nh c lp
t ớt nht 2 im tam giỏc. Mc li tam giỏc thy cụng c thit k xõy dng

I. Công trình cấp I, II
Độ chính xác tương
đường chuyền hạng 4
nhà nước
1. Đập dâng, tràn 1 -2 1 -2 “
2. Tuyến năng lượng 2 -5 2 -5 “
3. Trục các tổ máy 1 -5 1 -5 “
II. Công trình cấp III, IV,
V
Độ chính xác tương
đương đường chuyền
cấp 1 Nhà nước
1. Đập, tràn 5 5 “
2. Kênh, tuyến năng
lượng
7 7 “
3. Nhà máy 1 -5 1 -5 “
Các tim tuyến công trình sau khi đưa ra thực địa cần xây dựng mốc tương
đương các mốc khống chế: đường chuyền hạng IV và đường chuyền cấp 1 theo
độ chính xác tương ứng với từng tim tuyến.
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
8
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
1.3. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI
Lưới tam giác thủy công được thành lập theo một trong những phương
pháp sau: Phương pháp lưới tam giác đo góc cạnh kết hợp; Phương pháp lưới
GPS; Phương pháp kết hợp lưới GPS và tam giác đo góc cạnh.
1.3.1. Phương pháp lưới tam giác đo góc cạnh kết hợp
Trong lưới đo góc cạnh kết hợp có thể đo tất cả hoặc một phần các góc và
cạnh của lưới. So với các lưới tam giác đo góc và đo cạnh, lưới tam giác đo góc

( )
1.2
1
. 3
3
m
S
m
S
β
ρ
〈 〈
Trờng đại học Mỏ địa chất Khoa : Trắc địa
Khi thit k li, ngoi vic m bo cỏc iu kin cn thit i vi li
GPS, cn lu ý cỏc im c chn phi m bo s dng cú hiu qu trong
thi cụng cụng trỡnh. Mun vy li cn c thit k trờn tng bỡnh cụng
trỡnh.Vỡ li khng ch thi cụng c thnh lp trờn khu vc xõy dng vi cỏc
i tng cn tr tm ngm trờn bu tri, to s phỏt x nhit v sang in t, do
vy cn lu ý chn v trớ cỏc im GPS chu nh hng ớt nht ca tỏc ng trờn.
Cỏc vt cn xung quanh im o cú gúc cao khụng quỏ 15
0
(hoc cú th l 20
0
)
trỏnh cn tr tớn hiu GPS.
1.4. LA CHN H QUY CHIU I VI CC MNG LI THI CễNG
Li khng ch thi cụng cú mt vai trũ rt quan trng trong quỏ trỡnh xõy
dng cụng trỡnh. Cht lng ca li khng ch thi cụng s m bo tớnh chớnh
xỏc ca cụng trỡnh trong thi gian xõy dng. Vỡ vy m bo chớnh xỏc b
trớ cụng trỡnh, li khng ch thi cụng c thnh lp phi m bo yờu cu: s

S
1
mặt chiếu công
trình
B
1
Elipxoid
H
m
A
1
B
2
S
B
B'
A
O
A
2
m
Amh
R
HH
S
S

=

(

mp
= 0
Từ công thức (1.4) sẽ tính được :
Hệ số k được chọn tùy theo phép chiếu. Với k = 1 ứng với phép chiếu
Gauss (hệ tọa độ HN-72); k = 0.9996 ứng với phép chiếu UTM, múi chiếu 6
0
; k
= 0.9999 ứng với phép chiếu UTM, múi chiếu 3
0
. Như vậy, khi dùng phép chiếu
Gauus ( k=1) thì kinh tuyến trục sẽ cách khu đo không quá 20km. Nếu sử dụng
phép chiếu UTM 6
0
( k= 0.9996) thì kinh tuyến trục cách khu đo trong giới hạn
160 km đến 200 km, còn phép chiếu UTM 3
0
( k= 09999) thì kinh tuyến trục
cách khu đo trong giới hạn 70km đến 110km.
Nghiªn cøu khoa häc sinh viªn Líp : Tr¾c ®Þa B - 52
11
2
y y
c
d
y
m
+
=
2
2

System). Cựng vi thi gian ny, b quc phũng M cng ó xõy dng c mt
h thng o hng vụ tuyn v tinh mang tờn: NAVSTAR GPS (Navigation
Satellite Providing Timing and Ranging Global Positioning System). Hai h
thng nh v v ton cu ca M v Liờn Xụ u cú cu trỳc v nguyờn lý hot
ng ging nhau bao gm ba b phn cu thnh l: on khụng gian, on iu
khin, on s dng.
2.1.1. on khụng gian
on khụng gian bao gm cỏc v tinh chuyn ng trờn 6 mt phng qu
o cao khong 20.200km. Mt phng qu o nghiờng vi mt phng xớch
o trỏi t mt gúc 55
0
. V tinh GPS chuyn ng trờn mt phng qu o gn
nh l trũn vi chu kỡ 718 phỳt. H thng gm 24 v tinh ( Hỡnh 2.1 ), mi qu
o cú 4 v tinh.
Nghiên cứu khoa học sinh viên Lớp : Trắc địa B - 52
12
Trêng ®¹i häc Má ®Þa chÊt Khoa : Tr¾c ®Þa
Hình 2.1.Vệ tinh và phân bố vệ tinh trên quỹ đạo
Với sự phân bố vệ tinh trên quỹ đạo vệ tinh như vậy, ở bất kì vị trí quan
trắc nào trên trái đất và trong bất kì thời gian nào cũng có thể quan trắc được ít
nhất 4 vệ tinh GPS. Tất cả các vệ tinh đều có thiết bị dao động với tần số chuẩn
cơ sở là f
0
=10.23 MHz. Tần số này còn gọi là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên
tử, với độ chính xác cỡ 10
-12
. Từ tần số cơ sở f
0
thiết bị sẽ tạo ra 2 tần sóng tải L1
và L2.

Công tác định vị GPS được chia theo 2 nguyên tắc cơ bản là định vị tuyệt
đối và định vị tương đối.
Định vị tuyệt đối là sử dụng một máy thu để xác định tọa độ điểm đặt máy
trong hệ tọa độ WGS-84. Kỹ thuật “tựa khoảng cách”- định vị tuyệt đối:
C.t + C.∆t =
232323
)()()(
PPP
zzyyxx −+−+−
(2.1)
Trong đó: s = [x
s
y
s
z
s
]- tọa độ vệ tinh; p=[x
p
y
p
z
p
]- tọa độ diểm mặt đất; C- vận
tốc sóng; t- thời gian sóng đi từ vệ tinh tới máy thu; ∆t- số hiệu chỉnh thời gian.
Định vị tương đối là sử dụng ít nhất 2 máy thu để xác định vị trí tương đối
giữa các điểm đồng thời đặt máy thu. Định vị tương đối: xác định pha sóng mang
L1, L2:
S = Nλ + ϕλ (2.2)
Trong đó: λ - bước sóng (λ=c/f); f - tần số sóng; N - số nguyên lần bước sóng;
ϕ - Pha của sóng; S – Khoảng cách vệ tinh máy thu.