Tải bản đầy đủ
1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI CƠ SỞ

1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI CƠ SỞ

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

toán phân tích độ ổn định của lưới khống chế là: đánh giá độ ổn định c ủa
các điểm mốc và định vị lưới.
3.1.2. Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định mốc cơ sở
- Độ ổn định của các điểm mốc được đánh giá thông qua tiêu chuẩn
sau:

Q ≤ t.mQ

(3.1)

Trong đó: - Qi và mQ là giá trị chênh lệch và sai số tương ứng
- t là hệ số xác định tiêu chuẩn sai s ố gi ới h ạn, thông
thường t lấy giá trị trong khoảng từ 2 đến 3.
- Xác định điều kiện định vị lưới (CT. δX = 0). Ứng với mỗi lựa chọn
ma trận C chúng ta sẽ xác định được một phương án định vị và t ương ứng
là một vecter tọa độ bình sai nào đó. Sau đây là một tiêu chuẩn đ ịnh v ị l ưới
rất đáng chú ý và phù hợp với nhiều trường hợp th ực tế:
Lưới khống chế được định vị theo toạ độ trung bình của các điểm
mốc ổn định theo nguyên tắc: Tọa độ trung bình của các điểm mốc ổn định
không thay đổi giữa các chu kỳ quan trắc.
3.1.3. Thuật toán và quy trình xử lý số liệu lưới cơ sở
Thuật toán bình sai lưới t ự do và x ử lý s ố li ệu l ưới c ơ s ở:
* Bước 1: chọn ẩn số là toạ độ tất cả các mốc
dX = (δx1 δy1 δx2 δy2….. δxk δyk)T
* Bước 2: lập hệ phương trình số hiệu chỉnh
V = A. δx + L

(3.2)

* Bước 3: lập hệ phương trình chuẩn
R.δx + b = 0

(3.3)

Trong đó: R = ATPA
b = ATPL
* Bước 4: chọn điều kiện đinh vị lưới
CT.δx = 0
Hồ Văn Việt

(3.4)
38

Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

1 0 y i 
0 1 − x 
i


Với: Ci =

Đối với điểm ổn định

0 0 0
0 0 0



Ci =

Đối với điểm không ổn định

*Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn
δx = -R
Với:

~

.b

~

T

(3.5)
−1

R = (R+C.C ) -T.T

T

T

với T=B.(C .B)

−1

*Bước 6: Đánh giá độ chính xác
Sai số trung phương trọng số đ ơn vị:
µ=

[ pvv]
N −t +d

(3.6)

Sai số trung ph ương hàm tr ọng s ố:
µ

Với:

F=

µ.

1
PF

(3.7)

1
=
T
~
PF
f . R .f

(3.8)

3.1.4. Quy trình tính toán
Với các công thức (3.3) và (3.4), chúng ta đã có đủ điều kiện để bình
sai và định vị lưới khống chế, tuy nhiên khi triển khai ứng dụng sẽ gặp tr ở
ngại là việc định vị lưới theo công thức (3. 3) chỉ có thể thực hiện sau khi đã
xác định các mốc ổn định thông qua kiểm tra theo tiêu chu ẩn (3.1). Ng ược
lại, chỉ sau khi định vị xong lưới chúng ta mới có thể đánh giá đ ược m ức độ
ổn định của từng mốc trong hệ thống. Do không th ể triển khai tính toán
đồng thời theo cả hai công thức (3.3) và (3.4) nên giải pháp h ợp lý trong
trường hợp này là thực hiện tính toán theo phương pháp lặp nhích dần. Để
giải quyết vấn đề này, trong tài liêu đã đề xuất một quy trình lặp nh ư sau:

Hồ Văn Việt

39

Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

Quy trình trên được thể hiện bằng quy trình tính toán như sau:
Chọn ma trận định vị C0

Xác định
lại ma
trận C

Tính toán bình sai
lưới tự do

Kiểm tra độ ổn định
Kết thúc
Có điểm không ổn định

Các đi ểm đ ều ổn đ ịnh

Hình 3.1: S ơ đ ồ tính toán
* Bước 1. Trong chu kỳ đầu (chu kỳ 1) th ực hiện x ử lý m ạng kh ống
chế theo phương pháp bình sai lưới tự do (với hệ toạ đ ộ gần đúng tuỳ
chọn).
* Bước 2. Trong chu kỳ đang xét (chu kỳ 2), giả định tất cả các đi ểm
khống chế trong lưới là ổn định, chọn điều kiện định vị.
* Bước 3. Thực hiện tính toán bình sai và định v ị lưới theo đi ều ki ện
định vị đã chọn (với vecter tọa độ gần đúng được chọn bằng tọa độ bình
sai của chu kỳ 1). Tính giá trị chênh lệch tọa độ c ủa tất c ả các đi ểm trong
lưới và áp dụng tiêu chuẩn (3.1) để xác định các điểm mốc ổn đ ịnh.
* Bước 4. Có thể xảy ra một trong hai khả năng sau.
- Nếu phát hiện một số mốc khống chế không ổn đ ịnh (theo tiêu
chuẩn (3.1)) thì sẽ loại một điểm có độ độ lệch lớn nhất ra kh ỏi t ập h ợp
điểm khống chế bằng cách gán cho điểm này giá trị C=0 và quay l ại th ực
tính toán từ
bước 3.
Hồ Văn Việt

40

Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

- Nếu các điểm mốc khống chế còn lại đều ổn định thì việc kiểm tra
được dừng lại và thực hiện định vị lưới theo các mốc ổn định.
3.1.5. Thực nghiệm tính toán mạng lưới cơ sở
Mạng lưới cơ sở mặt bằng là mạng lưới đo góc cạnh, có đồ hình tứ giác
trắc địa. Số liệu toạ độ bình sai của các điểm trong lưới ở chu kỳ đ ầu (chu
kỳ 1) đưa ra trong bảng 3.1. Trong lưới đo 8 góc, 6 c ạnh, s ố liệu đo các y ếu
tố của lưới ở chu kỳ đang khảo sát (chu kỳ 2) đ ưa ra trong b ảng 3.2. Gi ả
định, yêu cầu sai số vị trí điểm trong lưới theo thiết kế không vượt quá giá
trị m P =1.6mm. Trên cơ sở đo xác định được tiêu chuẩn đánh giá độ ổn đ ịnh
các điểm là Q ≤ 3x1.6mm = 4.8 mm.
Bảng 3.1: Toạ độ các điểm trong chu kỳ 1
Số

Tên

Tọa độ

TT

điểm

X (m)

Y (m)

1

QT1

1820841.40

438369.4901

60
2

QT2

1820725.32

438074.2114

40
3

QT3

1820342.33

438533.1104

74
4

QT4

1820609.16

438556.8652

83
Bảng 3.2: Trị đo góc và cạnh trong chu kỳ 2
Số
TT
1
2
3
4

Ký hiệu góc
Trái
QT4
QT4
QT3
QT3

Hồ Văn Việt

Giữa
QT1
QT1
QT2
QT2

TT
QT3
QT2
QT1
QT4

Góc đo

Số

( ' ")
20 44 44.15
107 26 10.50
298 41 28.75
333 41 03.20

TT
1
2
3
4

o

41

Cạnh
Đầu
QT1
QT1
QT1
QT2

Cạnh

đo
Cuối
(m)
QT2 317.277
QT3 525.205
QT4 298.399
QT3 597.721

Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp
5
6
7
8

QT2
QT2
QT1
QT1

Đại học Mỏ - Địa chất

QT3
QT3
QT4
QT4

QT1
QT4
QT3
QT2

32 00 01.13
55 14 22.78
223 59 02.97
322 25 43.20

5
6
6

QT2
QT3
QT3

QT4
QT4
QT4

496.433
267.886
267.886

1.Tính lặp lần thứ nhất
Trong lần lặp đầu tiên, coi các điểm l ưới đều ổn đ ịnh và ch ọn giá tr ị
C=B đối với tất cả các điểm đó. Kết quả tính toán toạ độ và độ lệch của các
điểm ở lần lặp này được đưa ra trong bảng 3.3 và 3.4.
Bảng 3.3: Toạ độ bình sai ở lần lặp 1
Số

Tên

TT

điểm

1

QT1

1820841.4049 438369.4908

0.0004

2

QT2

1820725.3239 438074.2124

0.0003

3

QT3

4

QT4

Tọa độ
X (m)

1

Sai số vị trí điểm (m)
Y (m)

Mx

438533.1105

0.0004

1820609.1685 438556.8634

0.0004

820342.3384

My
0.000
4
0.000
4
0.000
3
0.000
3

Mp
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005

Bảng 3.4: Độ lệch các điểm so với chu kì 1
S


Độ lệch tọa
Tên

T điểm
T

Hồ Văn Việt

độ (mm)
Qx

Qy

Đánh
Q

1

QT1

1.1 -0.7 1.3

2

QT2

0.1 -1.0 1.1
42

giá
ổn
định
ổn
định
Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

3

QT3

-1.0 -0.1 1.1

4

QT4

-0.2 1.8

1.8

ổn
định
ổn
định

Kết quả tính toán cho thấy các điểm đều ổn định (dựa trên tiêu
chuẩn đánh giá độ ổn định các điểm Q ≤ 4.8mm). Như vậy có th ể kết luận
các điểm cơ sở đều ổn định.
3.2 TÍNH TOÁN BÌNH SAI LƯỚI QUAN TRẮC
Lựa chọn phương án bình sai là một bước rất quan trọng trong vi ệc
xử lý số liệu lưới quan trắc. Khi yêu cầu đo chuy ển d ịch v ới đ ộ chính xác
cao thì phương pháp phù hợp để xử lý lưới quan tr ắc là bình sai k ết h ợp
hai bậc lưới (lưới khống chế và lưới quan trắc) nh ư m ột m ạng l ưới t ự do
duy nhất. Trường hợp còn lại tiến hành bình sai l ưới quan tr ắc nh ư l ưới
phụ thuộc với số liệu gốc là toạ độ các điểm khống chế cơ sở ổn định.
Trên cơ sở các số liệu đo đạc, loại bỏ các sai số thô sai s ố h ệ th ống, ti ến
hành tính toán xử lý lưới quan trắc theo phương pháp bình sai đã l ựa ch ọn.
Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả, lưới quan trắc ph ải đ ược bình
sai theo phương pháp chặt chẽ (phương pháp bình sai gián tiếp). Quy trình
tính toán bình sai của bài toán bình sai gián tiếp đ ược th ực hi ện theo các
bước sau:
1. Chọn ẩn số
Ẩn số được chọn là tọa độ các điểm, như vậy số lượng ẩn số trong bài
toán bình sai sẽ bằng hai lần số điểm cần xác định tọa độ. Khi đó ma tr ận
ẩn số với k điểm được viết:
dX = (δx1 δy1 δx2 δy2….. δxk δyk)T

(3.9)

2. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh
Hệ phương trình số hiệu chỉnh được viết dưới dạng ma trận
V = A. δx + L
Hồ Văn Việt

(3.10)
43

Trắc địa B – K57

Đồ án tốt nghiệp

Đại học Mỏ - Địa chất

Trong lưới quan trắc chuyển dịch ngang có 3 loại trị đo là tr ị đo góc,
trị đo cạnh và tri đo phương vị:
Phương trình số hiệu chỉnh phương vị αik
k
αik
Sik

i

Hình 3.2: Trị đo phương vị

Vα = − aik .δ X i − bik δ Yi + aik δ X k + bik δ Yk + lα
Trong đó: aik, bik là hệ số góc được tính

aik =

−ρ
Sinα ik
S ik
,

bik =

ρ
Cosα ik
S ik

Phương trình số hiệu chỉnh góc β
j

β

k

i
Hình 3.3: góc đo trên trạm máy

Vβ = aij .δ X j + bijδ Y j + (aij − aik )δ X i + (bij − bik )δ Yi − aikδ X k − bikδ Yk + l β
Trong đó: aik, bik, aij, bij là hệ số góc được tính

aij =

−ρ
Sin α ij
S ij

bij =
,

ρ
Cosα ij
S ij

Phương trình số hiệu chỉnh cạnh

k
Sik

i
Hồ Văn Việt

44
Hình 3.4 Trị đo cạnh

Trắc địa B – K57