Phương pháp xác định đồng thời các thông số hiệu chỉnh của máy toàn đạc điện tử trong điều kiện Việt Nam

Nội dung text: Phương pháp xác định đồng thời các thông số hiệu chỉnh của máy toàn đạc điện tử trong điều kiện Việt Nam

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 41, 01/2013, (Chuyªn ®Ò Tr¾c ®Þa cao cÊp), tr.33-37 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC THÔNG SỐ HIỆU CHỈNH CỦA MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM DƯƠNG VÂN PHONG, PHẠM NGỌC QUANG Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bài báo giới thiệu một phương pháp mới để xác định các thông số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử đó là phương pháp xác định đồng thời các thông số kĩ thuật của máy. Kết quả tính toán thực nghiệm cho thấy, ta có thể sử dụng phương pháp này để xác định các thông số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử với độ chính xác tương đương với phương pháp xác định thông thường. 1. Đặt vấn đề 2. Thuật toán xác định đồng thời các thông Trong những năm gần đây, máy toàn đạc số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử điện tử đã trở thành một thiết bị đo đạc chủ đạo Khi sử dụng máy toàn đạc điện tử, chúng ta trong ngành trắc địa nói chung. Với sự phát thường quan tâm đến các thông số kĩ thuật của triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, các máy bao gồm: máy toàn đạc điện tử hiện nay ngày càng được - Hằng số gương K. cải tiến với những tính năng ưu việt, có khả - Sai số hệ thống của máy. năng hỗ trợ rất nhiều trong các công tác đo đạc - Hệ số của công thức hiệu chỉnh khí tượng. ngoại nghiệp. Các máy toàn đạc điện tử thế hệ Hằng số gương (K) xuất hiện khi tâm phản mới hiện nay có thể cho phép chúng ta tiến xạ của gương không trùng với trục dọc của hành đo đạc với độ chính xác cao, độ chính xác gương. Thông thường, hằng số gương được nhà đo góc có thể lên tới 1”, độ chính xác đo cạnh sản xuất đưa ra trong lí lịch của máy nhưng theo có thể tới một vài mm. Ngoài ra, một số máy thời gian sử dụng, hằng số gương này sẽ bị thay toàn đạc điện tử còn được trang bị hệ thống đổi do các điều kiện ngoại cảnh tác động. Do máy chụp ảnh và được tích hợp ăng ten thu tín vậy ta cần phải xác định lại hằng số gương. hiệu GPS trên máy đo để có thể xác định trực Hằng số gương có thể được xác định rất đơn tiếp tọa độ của điểm đặt máy. Với rất nhiều tính giản và ta có thể nhập lại hằng số gương (K) năng mới và độ chính xác đo đạc rất cao, máy vào máy toàn đạc điện tử để tiến hành xác định toàn đạc điện tử đã trở thành một thiết bị rất các thông số còn lại. Các phương pháp xác định quan trọng và không thể thiếu trong các công hằng số gương tham khảo trong [3]. tác trắc địa. Tuy nhiên, các máy toàn đạc điện Sau khi đã xác định được hằng số gương, ta tử sau một thời gian sử dụng dưới những tác tiến hành xác định các thông số còn lại của máy động của môi trường và những tác động ngoại bao gồm sai số hệ thống, hệ số của công thức cảnh khác, độ chính xác của máy sẽ không còn hiệu chỉnh khí tượng và sai số ngẫu nhiên của như lúc mới đưa vào sử dụng. Do vậy, một vấn máy. Các nguồn sai số này sẽ được xác định đề quan trọng đặt ra đó là cần xác định lại các đồng thời trên cùng một dãy trị đo trong các thông số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử để sử điều kiện khí tượng khác nhau. dụng máy một cách hợp lý. Theo phương pháp Để xác định được các nguồn sai số này, ta thông thường, các thông số kĩ thuật của máy cần tiến hành xây dựng một bãi kiểm nghiệm được xác định một cách độc lập với nhau. máy, bãi kiểm nghiệm này phải được xây dựng Phương pháp này đòi hỏi phải đo đạc rất nhiều theo những tiêu chuẩn nhất định như chiều dài lần theo nhiều cách khác nhau do vậy sẽ tiêu cạnh đo phải đủ lớn, độ ổn định của nền địa tốn nhiều thời gian và công sức. Để khắc phục chất khi đo đạc . Trên bãi kiểm nghiệm này, nhược điểm này, nhóm tác giả đã tìm hiểu và đề tiến hành xây dựng các cạnh chuẩn theo phương xuất phương pháp xác định đồng thời các thông pháp đo bằng thước dây invar với độ chính xác số kỹ thuật của máy. rất cao. Chi tiết về phương pháp đo khoảng 33
2. cách bằng thước dây invar và qui trình xây Chuyển phương trình (2.6) về dạng phương dựng cạnh chuẩn tham khảo trong [2,3]. trình số hiệu chỉnh ta có: Gọi chiều dài cạnh chuẩn là D0, chiều dài P P A() TC TT cạnh đo thực tế là D khi đó ta có: TT TCTT , (2.1) Vab.D . (2.7) D0 D D eTC eTT B() trong đó: TTTCTT DKDD , (2.2) D.10(DD) 6 Ghtkt 0 KG - hằng số gương; Nếu có n trị đo, ta sẽ lập được hệ n phương Dht - là số hiệu chỉnh của sai số hệ thống; trình, nếu viết dưới dạng ma trận hệ này sẽ có D - số hiệu chỉnh của công thức hiệu dạng: kt chỉnh khí tượng. V =AX + L , (2.8) Thông thường, hằng số gương sau khi được trong đó: tính sẽ được nhập trực tiếp vào máy, do đó PePe 1D().D .10()DTCTC .10 11 66 trong công thức (2.2) sẽ không còn giá trị của 111 TTTT hằng số gương. Chúng ta có: TC1TC1 PeTCTC Pe22 66 Dab.Dht 1D()D .10()D .10 A; 222 TTTT Pe TC2TC2 ABTCTC TT , (2.3) TCTC 6 D.D.10kt PeTCTC Penn 66 PeTTTT 1D()D .10()D .10 AB nnn TTTT TTTTTT TCnTCn 1 trong đó: a - hằng số cộng, b là hằng số nhân a DD01 của công thức tính sai số hệ thống; b DD2 X;L 02 . (2.9) A,B - hệ số của công thức hiệu chỉnh A khí tượng; n B DD0n TTC, PTC, eTC - nhiệt độ, áp suất và độ ẩm theo điều kiện tiêu chuẩn của máy. Lập hệ phương trình chuẩn có dạng: RX + B = 0 , (2.10) TTT, PTT, eTT - là nhiệt độ, áp suất và độ ẩm theo điều kiện thực tế đo đạc. trong đó: TT Ở đây TTC và TTT là nhiệt độ tính theo độ R A .P.A;B A .P.L K, T = to + 273,15. 1 Thay (2.3) vào (2.2) ta có: Pi Di PeTCTC AB 1 TTTCTC , (2.4) Dab.D.D.10 6 0 0 Pe D1 ABTTTT TT 1 TTTT 0 0 P, D (2.11) Suy ra: 2 Pe ABTCTC 0 TT TCTC 6 . (2.5) 1 DD0 a b.D.D.10 00 PeTTTT AB Dn TT TTTT Giải hệ phương trình chuẩn (2.10) ta sẽ thu Do vậy ta có phương trình sau: được giá trị các ẩn số là các hệ số a, b, A, B. PeTC TC Sai số trung phương trọng số đơn vị được AB TTTC TC tính theo công thức: D D a b.D .D.10 6 . (2.6) 0 Pe ABTT TT PVV TT  . (2.12) TT TT n4 34
3. Độ chính xác ẩn số đánh giá theo công - Độ chính xác đo cạnh: 2mm + 2ppm.[4] thức: Việc đo đạc thực nghiệm được tiến hành trên cạnh chuẩn đã được xây dựng trên đường mQXii  , (2.13) Hoàng Quốc Việt - Cầu Giấy - Hà Nội. Ta chia Sau khi tính được các hệ số của sai số hệ cạnh chuẩn này làm 7 đoạn nhỏ, máy được định thống và công thức hiệu chỉnh khí tượng, ta tính tâm và cân bằng chính xác tại một đầu của cạnh hiệu chỉnh vào cạnh đo theo công thức: chuẩn. Sau đó ta tiến hành đặt gương lần lượt . (2.14) D'Ddd htkt vào các vị trí đoạn thẳng đã chia nhỏ, tại các vị 3. Thực nghiệm tính toán trí này gương được dựng và cân bằng chính xác Để kiểm nghiệm độ chính xác của sau đó tiến hành đo chiều dài cạnh. Đối với mỗi phương pháp tính đồng thời các thông số kĩ lần đo chiều dài cạnh, ta phải tiến hành đo các thuật của máy toàn đạc điện tử đã trình bày ở yếu tố khí tượng như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm. trên, nhóm tác giả đã tiến hành đo đạc thực Việc đo đạc được tiến hành nhiều lần vào các nghiệm bằng máy toàn đạc điện tử TC-305 của thời gian khác nhau trong ngày để đảm bảo tính hãng Leica và xây dựng một modul chương khách quan. trình tính toán các thông số kĩ thuật của máy Sau khi đo đạc, ta trút số liệu vào máy tính toàn đạc điện tử. Một số thông tin về máy đo chuyển về định dạng chuẩn của chương trình và thực nghiệm được như sau: tiến hành tính toán. Kết quả tính toán thực - Số hiệu máy: TC305-693038; nghiệm như sau: - Độ chính xác đo góc: 5”; CHUONG TRINH TINH DONG THOI CAC THONG SO KI THUAT CUA MAY TOAN DAC DIEN TU &&&&&&& Cac thong so co ban cua may do: 1. Nhiet do tieu chuan cua may = 15 (do C) 2. Ap suat tieu chuan cua may = 760 (mmHg) 3. Do am tuyet doi = 0 (mB) Bang 1. BANG SO LIEU DO DAC === |Stt|Nhiet do|Ap suat| Do am |Canh chuan| Canh do | Ghi chu | | | do C | mmHg | % | (m) | (m) | | === | 1 | 32 | 760 | 67 | 200.456 | 200.4494| | | 2 | 34 | 763 | 65 | 398.8302 | 398.8206| | | 3 | 34 | 762 | 65 | 598.8525 | 598.8388| | | 4 | 35 | 763 | 66 | 802.477 | 802.4597| | | 5 | 36 | 762 | 64 | 999.7043 | 999.6826| | | 6 | 37 | 762 | 57 | 1200.509 |1200.4823| | | 7 | 38 | 762 | 52 | 1398.562 |1398.5292| | | 8 | 38 | 762 | 49 | 200.456 | 200.4484| | | 9 | 40 | 764 | 46 | 398.8302 | 398.8176| | |10 | 42 | 764 | 52 | 598.8525 | 598.8349| | |11 | 43 | 764 | 44 | 802.477 | 802.4537| | |12 | 43 | 765 | 65 | 999.7043 | 999.677| | |13 | 40 | 762 | 44 | 1200.509 |1200.4783| | |14 | 40 | 762 | 50 | 1398.562 |1398.5268| | |15 | 39 | 763 | 58 | 200.456 | 200.4484| | |16 | 39 | 763 | 55 | 398.8302 | 398.8187| | |17 | 38 | 760 | 60 | 598.8525 | 598.8367| | |18 | 38 | 762 | 52 | 802.477 | 802.4572| | |19 | 37 | 761 | 60 | 999.7043 | 999.681| | |20 | 36 | 762 | 62 | 1200.509 |1200.4834| | |21 | 34 | 760 | 63 | 1398.562 |1398.5342| | === 35
4. Bang 2. BANG KET QUA TINH TOAN === |Stt| Canh do | Delta_D1 | Delta_D2 | Canh hc | dD | | | (m) | (m) | (m) | (m) | (m) | === | 1 | 200.4494 | 0.0036 | 0.0029 | 200.4559 | 0.0001 | | 2 | 398.8206 | 0.0038 | 0.0060 | 398.8305 | -0.0003 | | 3 | 598.8388 | 0.0040 | 0.0093 | 598.8521 | 0.0004 | | 4 | 802.4597 | 0.0043 | 0.0129 | 802.4768 | 0.0002 | | 5 | 999.6826 | 0.0045 | 0.0174 | 999.7045 | -0.0002 | | 6 |1200.4823 | 0.0047 | 0.0224 | 1200.5093 | -0.0003 | | 7 |1398.5292 | 0.0049 | 0.0276 | 1398.5617 | 0.0003 | | 8 | 200.4484 | 0.0036 | 0.0040 | 200.4560 | 0.0000 | | 9 | 398.8176 | 0.0038 | 0.0084 | 398.8298 | 0.0004 | |10 | 598.8349 | 0.0040 | 0.0135 | 598.8525 | 0.0000 | |11 | 802.4537 | 0.0043 | 0.0191 | 802.4770 | 0.0000 | |12 | 999.677 | 0.0045 | 0.0226 | 999.7041 | 0.0002 | |13 |1200.4783 | 0.0047 | 0.0262 | 1200.5092 | -0.0002 | |14 |1398.5268 | 0.0049 | 0.0302 | 1398.5619 | 0.0001 | |15 | 200.4484 | 0.0036 | 0.0040 | 200.4560 | 0.0000 | |16 | 398.8187 | 0.0038 | 0.0080 | 398.8306 | -0.0004 | |17 | 598.8367 | 0.0040 | 0.0121 | 598.8528 | -0.0003 | |18 | 802.4572 | 0.0043 | 0.0158 | 802.4773 | -0.0003 | |19 | 999.681 | 0.0045 | 0.0189 | 999.7043 | 0.0000 | |20 |1200.4834 | 0.0047 | 0.0210 | 1200.5091 | -0.0001 | |21 |1398.5342 | 0.0049 | 0.0229 | 1398.5620 | 0.0000 | === Sai so trung phuong trong so don vi la: muy =0.01 (mm) He so cua sai so he thong la: He so co dinh a = 3.41 (mm) ma = 0.09 (mm) He so bien doi b = 1.05 (ppm) mb = 0.00 (mm) He so cua cong thuc hieu chinh khi tuong la: He so co dinh A = 114.87 He so bien doi B = 11.70 Theo kết quả trên, ta thấy sau khi tính hiệu chỉnh sai số hệ thống và số hiệu chỉnh khí tượng vào trị đo thì kết quả cạnh sau hiệu chỉnh gần như đã giống với giá trị cạnh chuẩn. Bảng 3. Kết quả tính toán thực nghiệm STT Tên thông số kỹ thuật Kết quả tính toán thực nghiệm 1 Hệ số của sai số hệ thống a = 3.41 (mm) ; b = 1.05 (ppm) 2 Hệ số của số hiệu chỉnh khí tượng A = 114.87 ; B = 11.70 So sánh kết quả tính toán thực nghiệm theo 4. Kết luận phương pháp tổng hợp với kết quả tính toán Dựa vào các kết quả nghiên cứu trên, ta có thực nghiệm bằng phương pháp từng phần trong thể thấy với việc sử dụng phương pháp xác định [3], ta thấy các hệ số của sai số hệ thống và đồng thời các thông số kĩ thuật của máy toàn công thức hiệu chỉnh khí tượng có giá trị tương đạc điện tử, chúng ta có thể xác định các thông đối giống nhau. Điều này chứng tỏ phương án số kĩ thuật của máy mà không cần phải tiến tính các thông số kỹ thuật của máy toàn đạc hành đo đạc nhiều lần giống phương pháp xác điện tử bằng phương pháp tính đồng thời là có định thông thường. Trong tương lai, cần tiếp tục thể tin cậy được. nghiên cứu và tìm hiểu thêm các phương pháp 36
5. xác định các thông số kĩ thuật của các loại máy [2]. Dương Vân Phong, 1998. Bài giảng xây đo đạc nhằm xác định đúng chất lượng kỹ thuật dựng lưới trắc địa. của máy, đảm bảo phục vụ cho các yêu cầu [3]. TS.Dương Vân Phong, 2012. Nghiên cứu trong thực tế sản xuất và nghiên cứu khoa học xác định các thông số kĩ thuật máy đo dài điện hiện nay. tử phục vụ thực tập trắc địa cao cấp tại trường Đại học Mỏ-Địa chất. Đề tài cấp cơ sở trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Đại học Mỏ-Địa chất. [4]. Công ty cổ phần thương mại công nghệ và [1]. Đỗ Ngọc Đường, 1997. Bài giảng xây dựng khảo sát (SUJCOM, JSC), 2008. Hướng dẫn sử lưới trắc địa . dụng máy toàn đạc điện tử TC-305. SUMMARY The method to determine simultaneously some parameters of total station in the context of Vietnam Duong Van Phong, Pham Ngoc Quang University of Mining and Geology This article introduces a new method to determining some parameters of total station, that is determine simultaneously the parameter. The actual result show that, we can use this method to determine the parameter of total station with equivalence accuracy versus the conventional method. 37