Các phương pháp đo góc bằng phổ biến trong đo đạc trắc địa

Việc xác định không gian chính xác là một trong những yêu cầu quan trọng trong công tác trắc địa và đo đạc. Để làm được điều này thì một trong những cách thông dụng, được các cán bộ trắc địa sử dụng nhiều chính là phương pháp đo góc bằng. Cùng Việt Thanh Group tìm hiểu chi tiết về phương pháp này cùng với sự hỗ trợ của các thiết bị đo đạc hiện đại như máy toàn đạc điện tử để đảm bảo mang đến kết quả chính xác nhất nhé.

Lý do cần sử dụng các phương pháp đo góc bằng trong trắc địa, đo đạc

Sử dụng các phương pháp đo góc bằng trong trắc địa và đo đạc mang lại nhiều lợi ích, cụ thể như sau:

Đảm bảo độ chính xác

Một trong những lý do chính khiến phương pháp đo góc bằng trở thành lựa chọn hàng đầu trong trắc địa là khả năng cung cấp độ chính xác cao. Các thiết bị hiện đại như máy toàn đạc điện tử Sokkia FX-200 series, máy kinh vĩ có thể đo đạc góc bằng với sai số rất thấp, và trong thời gian ngắn, thường chỉ vài giây. Điều này giúp cho việc xác định vị trí của các điểm một cách chính xác, tạo điều kiện thuận lợi khi thi công trình xây dựng, khảo sát môi trường hoặc quy hoạch đô thị.

Đơn giản và dễ thực hiện

Phương pháp đo góc bằng thường khá đơn giản và dễ dàng để thực hiện. Chỉ cần hai điểm mốc và một thiết bị đo, người sử dụng có thể nhanh chóng đo được góc giữa hai điểm này. Sự linh hoạt trong cách bố trí thu thập dữ liệu giúp cho phương pháp này có thể áp dụng ở nhiều điều kiện địa hình khác nhau.

Ứng dụng đa dạng

Phương pháp đo góc bằng không chỉ được ứng dụng trong công tác đo đạc và trắc địa mà còn được sử dụng rộng rãi trong thi công các công trình xây dựng, quy hoạch sử dụng đất nhiều lĩnh vực khác có liên quan. Nó cho phép các kỹ sư trắc địa và nhà nghiên cứu, quản lý đất đai xác định được ranh giới các thửa đất, khoảng cách giữa các điểm khảo sát, chiều cao công trình,…

Hạn chế tối đa sai sót trong đo đạc

Một trong những lý do nổi bật để phương pháp đo góc bằng được sử dụng phổ biến hiện nay là khả năng giảm thiểu sai sót so với các phương pháp khác. Việc đo góc giữa các điểm cố định sẽ giúp người đo đạc có thể kiểm tra tính hợp lý của các kết quả và phát hiện sai số và có biện pháp khắc phục kịp thời.

Các phương pháp đo góc bằng phổ biến hiện nay

Hướng của một trạm đo quyết định đến việc bạn chọn phương pháp đo góc bằng nào. Dưới đây là hai phương pháp đo góc bằng cơ bản, phổ biến hiện nay đó là phương pháp đo đơn và đo toàn vòng.

Phương pháp đo góc bằng – đo đơn

Phương pháp đo góc bằng – đo đơn áp dụng cho các trạm đo chỉ có hai hướng và được áp dụng nhiều khi đo góc bằng trong các đường chuyền đa giác. Một vòng đo theo phương pháp đo đơn sẽ bao gồm nửa vòng đo thuận và nửa vòng nghịch, chúng hoạt động độc lập với nhau. Cách thực hiện như sau:

Đặt máy và dựng tiêu

Lựa chọn điểm A và B, kỹ sư đo đạc tiến hành dựng tiêu ngắm tại 2 điểm đó; đặt máy kinh vĩ điện tử Sokkia DT510 tại đỉnh O và tiến hành định tâm, cân bằng, định hướng. Trong đó:

Định tâm: Định tâm là thực hiện thao tác để chiếu đỉnh góc cần đo trên mặt đất theo phương đường dây dọi sao cho trùng với tâm bàn độ ngang của máy kinh vĩ. Việc định tâm được thực hiện bằng dây dọi hoặc bộ phận định tâm quang học.

Cách định tâm bằng dây dọi như sau: Để định tâm bằng dây dọi, ta phải mắc dọi vào đầu trục quay VV’ của máy kinh vĩ. Điều chỉnh ba chân máy sao cho đầu quả dọi đi qua đỉnh góc cần đo.
Định tâm quang học: Nếu thực hiện định tâm quang học thì các bước thực hiện như sau:

Bước 1: Điều chỉnh chân máy hoặc ốc cân đế máy sao cho vùng tâm vòng tròn của bộ định tâm quang học trùng khớp với đỉnh góc đo.

Bước 2: Sau đó cân bằng máy bằng ba ốc cân chân máy, các thao tác này được lặp lại cho đến khi đỉnh góc đo ở trong vòng tròn.

Bước 3: Thực hiện cân bằng máy bằng ba ốc cân đế máy.

Lưu ý: Nếu sau khi đã hoàn thành công tác cân bằng mà phần đỉnh góc lệch khỏi vòng tròn thì tiến hành mở ốc nối, điều chỉnh máy chi trùng lại và thực hiện cân bằng lại từ đầu.

Cân bằng máy: Cân bằng máy là thao tác để điều chỉnh cho mặt phẳng bàn độ về ngang nằm ngang. Dụng cụ hỗ trợ cân bằng máy thường dùng như ống thủy tròn (sơ bộ), ống thủy dài (chính xác), các ốc cân đế máy và chân máy. Các thao tác thực hiện như sau:

Bước 1: Tiến hành quay bộ phận ngắm

Bước đầu tiên các cán bộ đo đạc cần quay bộ phận ngắm sao cho trục ống thủy dài bàn độ ngang song song với đường nối hai ốc cân bất kỳ, điều chỉnh hai ốc cân này đưa bọt thủy vào giữa ống.

Bước 2: Điều chỉnh bộ phận ngắm

Sau khi đã hoàn thành bước quay sẽ tiến hành thao tác điều chỉnh bộ phận ngắm đi 90° đồng thời điều chỉnh ốc cân thứ ba để bọt thủy vào giữa ống.

Chú ý: Lặp lại các thao tác này cho đến khi bọt thủy bình không không lệch khỏi vị trí giữa ống quá một phân khoảng ống thủy thì kết thúc.

Định hướng: Định hướng làm nhiệm vụ nâng cao độ chính xác đo góc và giảm sai số đo khắc vạch bàn độ không đều. Việc định hướng được thực hiện nhờ ốc điều chỉnh bàn độ ngang.

Tiến hành đo góc

Phương pháp đo góc bằng – đo đơn gồm nửa vòng đo thuận và nửa vòng đo ngược. Cụ thể:

Nửa vòng đo thuận kính: Để bắt đầu chúng ta sẽ đặt bàn độ đứng ở bên trái hướng ngắm, đặt máy tại điểm B, ngắm chuẩn tiêu ngắm A, đọc số trên vành độ ngang được số đọc ký hiệu a1, trị số hướng ban đầu là a1 = 00°00’00”. Sau khi siết chặt bàn ngang, quay bộ phận ngắm thuận chiều kim đồng hồ, ngắm chuẩn tiêu ngắm B, đọc số trên bàn độ ngang được số đọc ký hiệu là b1. Như vậy ta đã hoàn thành nửa vòng đo thuận, trị số góc nửa vòng thuận βt = b1 – a1.
Nửa vòng đo ngược: Sau khi kết thúc nửa vòng đo thuận ống kính đang trên hướng OB, bạn thực hiện thao tác đảo ống kính và quay máy ngắm lại tiêu ngắm B; đọc số trên bàn độ ngang được số đọc b2. Máy quay thuận chiều kim đồng hồ ngắm tiêu ngắm A, đọc số trên bàn độ ngang được số đọc a2. Đến đây ta đã hoàn thành nửa vòng đo ngược và cũng hoàn thành một vòng đo theo phương pháp đo đơn. Góc nửa vòng đo nghịch βp = b2 – a2; nếu độ lệch trị số góc giữa hai nửa vòng đo nằm trong giới hạn cho phép thì trị số góc tại vòng đo này là: β1v = (βt + βp)/2.

Một số lưu ý khi đo góc bằng bằng phương pháp đo đơn:

Một góc đo có thể đo được nhiều vòng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác.
Trong một vòng đo không được thay đổi vị trí bàn độ ngang.
Trong suốt quá trình đo đạc, máy luôn phải quay theo chiều kim đồng hồ để hạn chế tối đa sai sót do bàn độ ngang bị kéo theo bộ phận ngắm.
Nếu chỉ thực hiện một vòng đo thì tại nửa vòng đo ngược cần phải xoay bàn độ về 90° trước khi đo.

Đo góc bằng với phương pháp toàn vòng

Phương pháp đo góc toàn vòng áp dụng cho các trạm đo góc bằng có từ 3 hướng trở lên, phương pháp này được ứng dụng nhiều khi đo góc trong lưới giải tích.

Đo góc bằng theo phương pháp này cũng bao gồm nửa vòng đo thuận và nửa vòng đo ngược

Giả sử chúng ta cần đo góc bằng tại trạm O có ba hướng là OA, OB, OC thì trước tiên cần đặt máy kinh vĩ điện tử Sokkia DT510 vào trạm O và thực hiện định tâm, cân bằng, định hướng tương tự như phương pháp đo đơn; sau đó tiến hành đo góc cụ thể như sau:

Nửa vòng đo thuận: đặt bàn độ đứng ở bên trái hướng ngắm, sau đó ngắm chuẩn tiêu ngắm A, sau đó lần lượt ngắm và điều chỉnh các tiêu ngắm ở điểm B, C và A theo hướng quay của kim đồng hồ và ghi lại các kết quả tương ứng với b1, c1, d1 và a1. Các góc AOB, BOC, COD và DOA sẽ là kết quả của phép trừ trị số hướng đo trước cho trị số hướng đo sau.
Nửa vòng đo ngược: Sau khi hoàn tất nửa vòng đo thuận, khi ống kính đang hướng về OA thì người đo đạc cần phải đảo ống kính và quay máy ngắm góc và đọc số lại hướng này; sau đó quay bộ phận ngắm ngược chiều kim đồng hồ lần lượt ngắm các tiêu trên hướng OC, OB và OA. Ở mỗi hướng đều đọc số bàn độ ngang và ghi trị số các hướng đo vào sổ đo góc bằng.
Đo nhiều vòng: Để tăng độ chính xác trong đo góc bằng cần phải đo nhiều vòng đo, trị hướng khởi đầu mỗi vòng đo đặt lệch một lượng 180°/n, (trong đó n là số vòng đo). Biến động 2c ≤ 2t; sai số khép vòng fv ≤ 2t với “t” là độ chính của bộ phận đọc số.

Các nguồn sai số chủ yếu trong đo góc bằng

Khi đo góc, mỗi lần ngắm chuẩn mục tiêu ở một hướng sẽ mắc phải sai số ngắm mV và sai số đọc số mO, hai sai số này được xác định bởi: mV 60” = ± 60’’/V; mo = 0,15t

Trong đó:

v là độ phóng đại ống kính;
t là độ chính xác của bộ phận đọc số máy kinh vĩ.

Như vậy sai số trung phương đo trên một hướng với một lần đo sẽ là: md = √mv2 + mo2

Trên một hướng đo, các nguồn sai số bao gồm:

Sai số do máy m1,
Sai số do lệch tâm máy m2,
Sai số do lệch tâm tiêu m3,
Sai số đo md và sai số do ảnh hưởng của môi trường m5.

Với sai số do định tâm máy và tiêu ngắm được xác định bởi công thức:

∆δ = em. ρ (1/SA + 1/SB); δ = et. ρ’’1/s

Trong đó:

em và et tương ứng là khoảng lệch tâm theo chiều dài của máy và tiêu ngắm;
S là khoảng cách từ máy tới mia.

BẢNG SỔ ĐO GÓC THEO PHƯƠNG PHÁP TOÀN VÒNG

Vòng đo	Trạm đo	Điểm Ngắm	VTBĐ	Sổ đọc bàn độ ngang	2C	Trị số hướng TB	Vi	Trị số hướng hiệu chỉnh	Góc kẹp	TB
1	O	A	T	00°00’06”		00°00’03”	0	00°00’03”
		A	P	180°00’00”	+6”				51°12’19”
		B	T	51°12’30’		51°12’27”	-5”	51°12’22”
		B	P	231°12’24”	+6”				31°14’37”
		C	T	82°27’12’		82°27’09’	-10”	82°26’59’
		C	P	262°27’06”	+6”				277°33’04”
		A	T	00°00’24”		00°00’18”	-15”	00°00’03”
		A	P	180°00’12”	+12”
						+15”	-5”

Các phương pháp đo góc bằng đóng vai trò quan trọng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ đo đạc, khảo sát địa hình, lập bản đồ chính xác đến quy hoạch, thiết kế, xây dựng công trình. Hy vọng những thông tin được Việt Thanh cung cấp trong bài viết trên đây sẽ giúp bạn có thêm những kiến thức hữu ích.

>>Xem thêm: Dịch vụ đo đạc bản đồ của Việt Thanh Group