Kiểm định máy thủy chuẩn trải qua những bước nào?
Kiểm định máy thủy chuẩn trải qua những bước nào? Máy đo thủy chuẩn có lẽ không còn quá xa lạ với nhiều người dùng. Thiết bị này được dùng chuyên dụng trong các phép đo cao hình học so với mực nước biển. Nhưng liệu rằng bạn có nắm rõ được những quy trình kiểm định máy đo thủy chuẩn hay chưa? Mặc dù công việc này đa số là do thợ chuyên nghiệp thực hiện. Nhưng đôi khi bạn cũng nên nắm để có thể quan sát được tiến độ thực hiện của người thợ.
hướng dẫn sử dụng máy toàn đạc leica
Quy trình kiểm định máy đo thủy chuẩn
Những khái niệm liên quan đến máy đo thủy chuẩn
Máy đo thủy chuẩn (máy thủy bình): Đây là thiết bị dùng để thực hiện đo sự chênh lệch độ cao trên mặt đất. Hình thức thực hiện theo phương pháp đi cao hình học.
Mia thủy chuẩn: Thước vạch chuyên dụng, chức năng chính là dùng để hỗ trợ máy đo thủy chuẩn làm việc có năng suất hơn.
Mia thủy chuẩn chuẩn: Đây là mia có độ chính xác nằm ở mức tối ưu nhất. Dùng để thực hiện kiểm định hoặc hiệu chỉnh máy đo thủy chuẩn.
Độ chênh cao chuẩn: Là độ chênh lệch giữa các số đọc hai vạch chia tương đương trên cặp mia chuẩn.
Các phép kiểm định và phương tiện kiểm định
Việc kiểm định máy đo thủy chuẩn sẽ trải qua 3 phép: Kiểm định bên ngoài; Kiểm định phần kỹ thuật; Kiểm định đo lường.
Các phương tiện tham gia vào quy trình kiểm định là: Cặp mia chuẩn; Nhiệt ẩm kế.
Điều kiện để kiểm định máy thủy chuẩn
Việc kiểm định máy thủy chuẩn sẽ phải lưu ý những điều sau đây:
Mia chuẩn và máy đo thủy chuẩn phải được đặt trong điều kiện ổn định. Nhằm hạn chế tối đa việc rung lắc trong quá trình đo.
Xem xét nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình kiểm định. Tất cả phải đồng nhất với điều kiện thực hiện của máy thủy chuẩn. Việc này đã được nhà sản xuất quy định rất cụ thể.
Việc cần làm trước và sau khi kiểm định máy thủy chuẩn
Trước khi kiểm định
Máy đo thủy chuẩn và mia chuẩn trước khi tiến hành nên đặt trong môi trường kiểm định ít nhất một giờ.
Tiến hành kiểm định
+ Kiểm tra toàn bộ phần ngoài của máy thủy chuẩn. Bao gồm các phần sau đây:
Phải đồng nhất hết tất cả các bộ phận ốc điều chỉnh, ốc hãm và toàn bộ máy;
Nivo tròn trên máy phải ổn định;
Vật kính, thị kính của ống ngắm và bộ phận quang không bị hư hại, phải luôn sáng;
Phần hình ảnh của lưới chỉ chữ thập phải rõ nét;
Phần điều chỉnh tiêu cự phải còn hoạt động hiệu quả;
Chân máy đo thủy chuẩn và các bộ phận khác phải đồng bộ với nhau;
Các phím bấm, màn hình, pin phải nhạy, hiển thị rõ và hoạt động tốt.
+ Sau đó đến phần kiểm tra kỹ thuật của máy: Kiểm tra bọt thủy tròn, lưới chỉ chữ thập và trục quang của máy đo thủy chuẩn để đảm bảo rằng mọi thứ vẫn sẵn sàng để hoạt động tốt.
+ Cuối cùng là kiểm tra phần đo lường của máy thủy chuẩn:
Bước 1: Đo 10 lần để xác định 10 cặp số đọc: (XA,1 , XB,1 , … , XA,10 , XB,10). Tiếp đến, đo theo chiều ngược lại thêm 10 lần nữa để lần lượt xác định 10 cặp số đọc tiếp theo: (XB,11, XA,11, … , XB,20, XA,20). Giữa mỗi lần đo tại các cặp số đọc, tiến hành nhấc máy lên để xoay đế máy và đặt lại lên chân máy;
Bước 2: Thay đổi vị trí giữa 2 mia chuẩn, đo tương tự bước 1 nhằm xác định 20 cặp số đọc tiếp theo (XA,21, XB,21, … , XA,30, XB,30) và (XB,31, XA,31 , … , XB,40, XA,40).
* Trải qua những quá trình kiểm định trên nếu máy đo thủy chuẩn đạt yêu cầu, không hư hại thì sẽ được cấp chứng chỉ kiểm định đạt chuẩn theo quy định đề ra. Ngược lại thì sẽ bị xóa dấu kiểm định trước đó.
* Sau 12 tháng khách hàng nên đưa máy thủy chuẩn đi kiểm định một lần. Để kiểm tra chắc chắn rằng máy vẫn sẽ hoạt động tốt và cho ra số đo chính xác nhất.
hướng dẫn sử dụng máy thủy bình
đo khoảng cách bằng máy thủy bình
cách tính cao độ máy thủy bình
1. CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (GPS)
Với mục đích đạo hàng và dẫn đường trên biển phục vụ cho mục đích quân sự, vào khoảng những năm 60 các nhà khoa học Mĩ và Liên Xô đã chạy đua nghiên cứu về vệ tinh nhân tạo và đã đạt được những thành tựu to lớn trong việc sử dụng vệ tinh của mình để xác định vị trí điểm trên bề mặt trái đất hoặc trên đại dương phục vụ cho việc dẫn đường cho tàu, thuyền và nhiều lĩnh vực khác.
Trong những năm đó, các nhà khoa học của Liên Xô đã phóng thành công hệ thống định vị toàn cầu mang tên Glonass (Global - Navigation - Satellite - System). Cùng với thời gian này, bộ quốc phòng Mỹ cũng đã xây dựng được một hệ thống đạo hàng vô tuyến vệ tinh mang tên: NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and Ranging Global Positioning System). Hai hệ thống định vị và toàn cầu của Mỹ và Liên Xô đều có cấu trúc và nguyên lý hoạt động giống nhau bao gồm ba bộ phận cấu thành là: Đoạn không gian, đoạn điều khiển, đoạn sử dụng.
1.1. Đoạn không gian
Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao khoảng 20.200km. Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo trái đất một góc 550. Vệ tinh GPS chuyển động trên mặt phẳng quỹ đạo gần như là tròn với chu kì 718 phút. Hệ thống gồm 24 vệ tinh ( Hình 2.1 ), mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh.
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 f0 =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 f0 thiết bị sẽ tạo ra 2 tần sóng tải L1 và L2.
Bảng 2.1: Các thành phần tín hiệu vệ tinh
Sóng tải
Tần số (MHz)
Bước sóng (cm)
L1
154f0 = 1575.42
19.023
L2
120f0 = 1227.60
24.42
L3
120f0 = 1227.60
24.42
- Các sóng tải L1, L2 thuộc dải sóng cực ngắn và được điều biến bởi hai loại code khác nhau là: C\A – code và P – code.
1.2. Đoạn điều khiển ( Control Segment )
Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống định vị toàn cầu này. Một trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ chủ yếu trong giai đoạn điều khiển, cập nhật thông tin đạo hàng truyền từ vệ tinh, cùng phối hợp với trạm điều khiển trung tâm là hệ thống hoạt động kiểm tra bao gồm 4 trạm theo dõi phân bố quanh trái đất.
1.3. Đoạn sử dụng ( User Segment)
Phần sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu từ vệ tinh trên đất liền, máy bay hoặc tàu thủy. Các máy thu này phân ra làm 2 loại: máy thu 1 tần số và máy thu 2 tần số.
2. PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ GPS
2.1. Nguyên lí định vị GPS
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:
Trong đó: s = [xs ys zs]- tọa độ vệ tinh; p=[xp yp zp]- tọa độ diểm mặt đất; C- vận tốc sóng; t- thời gian sóng đi từ vệ tinh tới máy thu; Dt- 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:
Trong đó: l - bước sóng (l=c/f); f - tần số sóng; N - số nguyên lần bước sóng; j - Pha của sóng; S – Khoảng cách vệ tinh máy thu.
2.2. Các phương pháp đo GPS
a. Phương pháp đo GPS tuyệt đối
Đo GPS tuyệt đối là sử dụng máy thu GPS để xác định ngay ra tọa độ điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS-84. Đó có thể là các thành phần tọa độ vuông góc trong không gian (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H). Hệ thống tọa độ WGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS; tọa độ của vệ tinh cũng như các điểm quan sát cũng lấy theo hệ thống tọa độ này. Hệ tọa độ WGS-84 được lập gần giống với Ellipxid, WGS-84 có kích thước: a = 6378137.0m; và 1/ỏ = 298.2572
Để xác định tọa độ tuyệt đối của một điểm mặt đất chúng ta sử dụng kĩ thuật “tựa khoảng cách”. Kỹ thuật này được mô tả bằng công thức (2.3):
b. Phương pháp đo GPS tương đối
Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng 2 máy thu GPS đặt tại 2 điểm quan sát khác nhau xác định hệ tọa độ không gian(DX, DY, DZ) hay hiệu tọa độ trắc địa (DB, DL, DH) giữa các điểm đó trong hệ tọa độ WGS-84.
Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là pha sóng tải. Để đạt độ chính xác cao và rất cao, cho kết quả xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa 2 điểm đang xét, người ta tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau như: sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng như trong máy thu…
2.3. Các loại sai số trong kết quả đo GPS
a. Sai số đồng hồ
Đây là sai số đồng hồ trên vệ tinh, đồng hồ trên máy thu và sự không đồng bộ của chúng. Đồng hồ trên vệ tinh là đồng hồ nguyên tử, độ chính xác cao nhưng không phải là không có sai số. Trong đó sai số hệ thống lớn hơn sai số ngẫu nhiên rất nhiều, nhưng có thể dùng mô hình để cải chính sai số hệ thống, do đó sai số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính xác của đồng hồ.
b. Sai số quỹ đạo vệ tinh
Chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo không tuân thủ nghiêm ngặt theo định luật Kepler do có nhiều tác động nhiễu như: tính không đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng sức hút mặt trăng, sức cản khí quyển…
Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể xác định theo mô hình chuyển động xây dựng trên cơ sở các số liêu quan sát trên các trạm có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc phần điều khiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số.
c. Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu
Được phát đi từ vệ tinh có độ cao 20.200km xuống tới máy thu trên mặt đất, các tín hiệu vô tuyến xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu. Tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỉ lệ thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với tần số của tín hiệu.Tầng đối lưu được tính từ mặt đất đến độ cao 50km và tầng điện ly ở độ cao từ 50 – 1000km. Tín hiệu truyền từ vệ tinh qua tầng điện ly, tầng đối lưu đến máy thu bị khúc xạ và thay đổi tốc độ lan truyền.
d. Sai số do nhiễu tín hiệu
Ăngten máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà còn nhận cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh. Sai số do hiện tượng này sinh ra được gọi là sai số do nhiễu tín hiệu vệ tinh. Để giảm sai số này, các nhà chế tạo máy thu không ngừng hoàn thiện cấu tạo của máy thu và ăngten.
e. Các nguồn sai số khác
Gồm có: Sai số do ảnh hưởng tự xoay của trái đất, sai số do triều tịch của trái đât, sai số do hiệu ứng của thuyết tương đối, sai số vị trí của máy thu, sai số vị trí tâm ăngten của máy thu.
3. PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT LƯỚI GPS
Khi thiết kế đồ hình lưới, căn cứ vào mục đích sử dụng, thông thường có 4 phương thức cơ bản thành lập lưới: liên kết điểm, liên kết cạnh, liên kết lưới, liên kết hỗ trợ cạnh điểm. Ngoài ra còn có liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kết chuỗi tam giác. Lựa chọn phương thức nào là tùy thuộc độ chính xác yêu cầu của công trình, điều kiện bên ngoài thực địa và số lượng máy thu GPS.