Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp

Trong các công tác kỹ thuật như đo đạc địa hình, quan trắc lún, thi công xây dựng hay khảo sát địa chất, độ chính xác của phép đo là yếu tố tiên quyết ảnh hưởng đến chất lượng và độ tin cậy của toàn bộ dự án. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp, cụ thể là thông qua chỉ số sai số trung bình θ, và công cụ hỗ trợ cho công tác đo đạc như máy GNSS RTK. Việt Thanh Group sẽ giúp bạn tìm hiểu về tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp.

Những tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp

Sai số trung bình (θ) – Thước đo độ chính xác cơ bản nhất

Trong đo đạc thực tế, sai số là không thể tránh khỏi. Sai số có thể đến từ thiết bị, con người, điều kiện môi trường hoặc phương pháp đo. Tuy nhiên, để đánh giá mức độ sai lệch đó có nằm trong giới hạn cho phép hay không, người ta sử dụng chỉ số sai số trung bình θ, được tính theo công thức:

θ = (|Δ₁| + |Δ₂| + … + |Δₙ|) / n

Trong đó:

Δᵢ: sai số thực ở phép đo thứ i
n: số lượng phép đo

Ví dụ minh họa: Khi hai tổ đo có sai số trung bình bằng nhau

Hãy cùng xem xét ví dụ từ hình ảnh kỹ thuật bạn cung cấp:

Tổ A: sai số các lần đo là: -5, -3, +7, +1

Tổ B: sai số các lần đo là: +5, -4, -3, +4

Áp dụng công thức tính sai số trung bình:

θₐ = (|−5| + |−3| + |+7| + |+1|) / 4 = 16 / 4 = 4

θᵦ = (|+5| + |−4| + |−3| + |+4|) / 4 = 16 / 4 = 4

Cả hai tổ đo đều có sai số trung bình θ bằng 4, nghĩa là độ chính xác trung bình như nhau theo tiêu chuẩn này.

Sai số trung bình không phản ánh đầy đủ “độ tin cậy”?

Mặc dù sai số trung bình bằng nhau, nhưng xét về biên độ dao động sai số:

Tổ A dao động từ -5 đến +7 → Biên độ: 12 đơn vị
Tổ B dao động từ -4 đến +5 → Biên độ: 9 đơn vị

Tổ B có độ ổn định tốt hơn, dù trung bình sai số bằng tổ A.

Đây là hạn chế của việc chỉ đánh giá độ chính xác bằng sai số trung bình tuyệt đối. Trong các hệ thống đo đạc chuyên sâu, người ta thường kết hợp thêm các chỉ số khác như:

Phương sai (Variance)
Độ lệch chuẩn (Standard Deviation)
Giới hạn tin cậy (Confidence Interval)

để đánh giá toàn diện hơn về chất lượng phép đo.

Sai số trung phương (m) – Sai số tuyệt đối

Sai số trung phương (m) là một chỉ số quan trọng để đánh giá độ chính xác của các phép đo. Nó phản ánh mức độ phân tán của các kết quả đo so với giá trị thực. Sai số này được gọi là sai số tuyệt đối vì nó có cùng đơn vị với đại lượng được đo (ví dụ: mét, centimet).

Công thức tính sai số trung phương của một lần đo

Vì sai số ngẫu nhiên có thể triệt tiêu lẫn nhau, người ta dùng bình phương các sai số để khuếch đại các giá trị lớn và sau đó lấy căn bậc hai. Có hai công thức phổ biến:

Công thức Gauss: Sử dụng khi bạn đã biết giá trị thực X của đại lượng cần đo: m = sqrt( Sum(delta_i^2) / n )

Trong đó: delta_i là sai số thật của lần đo thứ i, n là tổng số lần đo. sqrt là căn bậc hai.

Công thức Bessel: Sử dụng khi bạn không biết giá trị thực X và phải dùng giá trị trung bình cộng của các kết quả đo: m = sqrt( Sum(nu_i^2) / (n – 1) )

Trong đó: nu_i là sai số gần đúng của lần đo thứ i.

Sai số trung phương tương đối (1/T)

Trong nhiều trường hợp, việc chỉ dùng sai số tuyệt đối không đủ để so sánh độ chính xác giữa các phép đo có độ dài khác nhau. Sai số trung phương tương đối (1/T) giúp giải quyết vấn đề này.

Sai số trung phương tương đối là tỷ số giữa sai số trung phương (m) và giá trị của đại lượng được đo (X). Nó thường được viết dưới dạng phân số có tử số là 1.

1/T = m / X

Ví dụ minh họa:
- Bạn đo đoạn thẳng dài 100m, sai số m là 1cm. Sai số tương đối sẽ là: 1/T = 1cm / 100m = 1/10.000
- Bạn đo đoạn thẳng dài 10m, sai số m cũng là 1cm. Sai số tương đối sẽ là: 1/T = 1cm / 10m = 1/1.000

Dù cả hai phép đo đều có sai số tuyệt đối là 1cm, nhưng sai số tương đối cho thấy phép đo 100m có độ chính xác cao hơn (vì 1/10.000 nhỏ hơn 1/1.000).

Sai số giới hạn (Δgh)

Sai số giới hạn (Δgh) là giá trị tối đa mà sai số ngẫu nhiên của một phép đo không được vượt quá. Sai số này rất quan trọng để đặt ra các tiêu chuẩn kỹ thuật.

Dựa trên quy luật phân phối chuẩn trong thống kê, người ta xác định rằng:

Xác suất một sai số nằm trong khoảng m (sai số trung phương) là khoảng 65%.
Xác suất sai số nằm trong khoảng 2m là khoảng 95%.
Xác suất sai số nằm trong khoảng 3m là gần 100%.

Vì vậy, để đảm bảo độ tin cậy gần như tuyệt đối, người ta quy định sai số giới hạn là Δgh = 3m. Sai số này được dùng để kiểm tra và nghiệm thu các kết quả đo đạc.

Thiết bị GNSS RTK Hi-Target iRTK 5 hỗ trợ người dùng kiểm soát chính xác độ tin cậy dữ liệu nhờ khả năng thu đa tần – đa hệ vệ tinh (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) kết hợp với các thuật toán lọc nhiễu thông minh. Khi sử dụng thiết bị này, người đo có thể ghi nhận đầy đủ sai số từng phép đo và tính toán các chỉ số θ để so sánh chất lượng giữa các phiên đo, đảm bảo dữ liệu đo GNSS không chỉ nhanh mà còn đạt chuẩn kỹ thuật đo đạc địa chính, xây dựng và khảo sát địa hình theo TCVN.

>>>Xem thêm: Việt Thanh Group đưa vào vận hành Trung tâm hiệu chuẩn thiết bị đo đạc, uỷ quyền Sokkia tại Việt Nam

Ứng dụng trong thực tế & tiêu chuẩn liên quan

Việc đánh giá độ chính xác của phép đo trực tiếp được quy định trong một số tiêu chuẩn kỹ thuật như:

TCVN 9398:2012 – Công tác trắc địa trong xây dựng công trình – Quy định chung
TCVN 2737:2021 – Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế
ISO 17123 – Field procedures of geodetic and surveying instruments

Trong thực tiễn:

Khi đo vẽ địa hình: yêu cầu sai số trung bình thường từ < 3mm đến 5mm tùy cấp hạng bản đồ.
Quan trắc lún: sai số đo cao độ phải < ±1mm trong quan trắc độ lún lặp lại.
Đo máy toàn đạc điện tử, RTK GNSS: cần đánh giá đồng thời sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên và sai số người thao tác.

Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp bằng sai số trung bình (θ) là công cụ cơ bản và hữu ích, giúp so sánh nhanh kết quả giữa các tổ đo hoặc thiết bị. Tuy nhiên, người sử dụng cần lưu ý:

Không nên chỉ dựa vào một chỉ số duy nhất để đánh giá độ chính xác.
Cần kết hợp với các chỉ số phân tích thống kê khác (biên độ, độ lệch chuẩn…) để có cái nhìn toàn diện.
Luôn đối chiếu với tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể của từng loại công trình, từng loại phép đo.

Khi áp dụng tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác đo trực tiếp trong thực địa, đặc biệt là đo khoảng cách, cao độ và góc, máy toàn đạc điện tử Sokkia iX-1200/600 series là công cụ lý tưởng giúp người kỹ sư kiểm soát sai số theo thời gian thực. Với độ chính xác góc đến 1″ và khoảng cách đo không gương xa đến 1000m, dòng máy này cho phép người dùng ghi nhận sai số từng phép đo (Δi) và dễ dàng tính sai số trung bình θ theo công thức chuẩn.

>>>Xem thêm: Thủ tục đăng ký đo đạc địa chính: Hướng dẫn chi tiết, dễ hiểu

Lưu ý chung khi đánh giá độ chính xác đo trực tiếp

Việc sử dụng các tiêu chuẩn và công thức đánh giá độ chính xác như sai số trung bình θ là hoàn toàn cần thiết trong đo đạc thực tiễn. Tuy nhiên, để đảm bảo tính khách quan, độ tin cậy và đúng với yêu cầu kỹ thuật, người đo đạc và kỹ sư cần lưu ý một số vấn đề sau:

Đừng chỉ nhìn vào con số θ

Sai số trung bình θ chỉ phản ánh giá trị trung bình của sai số tuyệt đối, không phản ánh mức độ dao động, phân tán hay xu hướng sai số.
Hai tổ đo có cùng θ nhưng có độ ổn định khác nhau hoàn toàn — điều này đã được minh họa rõ ràng trong ví dụ với tổ A và tổ B.

Vì vậy:
→ Khi sử dụng θ để đánh giá, cần kết hợp với các chỉ số khác như biên độ dao động, độ lệch chuẩn, và phân tích thống kê để có đánh giá toàn diện hơn.

Số liệu đầu vào phải khách quan & đủ mẫu

Chỉ số θ sẽ mất ý nghĩa nếu số lượng phép đo quá ít hoặc dữ liệu bị chọn lọc chủ quan.
Cần đảm bảo số lượng mẫu đủ lớn, đo trong điều kiện chuẩn, và không loại bỏ tùy tiện các giá trị “xấu”.

Chỉ dùng θ như một công cụ sơ bộ, không thay thế đánh giá chất lượng tổng thể

Trong các công tác quan trắc lún, đo vẽ địa hình, trắc địa công trình,… sai số trung bình chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống kiểm tra chất lượng tổng thể.
Cần tuân thủ đầy đủ các quy định trong các tiêu chuẩn như:
- TCVN 9398:2012 – Công tác trắc địa trong xây dựng công trình
- TCVN 9360:2012 – Thiết kế nền móng
- ISO 17123 – Kiểm định thiết bị đo đạc

Áp dụng đúng bối cảnh, đúng loại phép đo

Không áp dụng máy móc θ cho mọi loại phép đo.
→ Ví dụ: Với đo cao độ trong quan trắc lún, cần sai số nhỏ hơn ±1 mm → Trong khi đó với đo khoảng cách dài, mức sai số chấp nhận có thể lớn hơn nhiều.

Công thức đơn giản, nhưng kết luận không nên đơn giản

Dù công thức θ rất dễ tính toán, nhưng kết luận kỹ thuật không được sơ sài.
Cần đặt kết quả tính được vào bối cảnh kỹ thuật cụ thể, đối chiếu với tiêu chuẩn, yêu cầu thiết kế, và điều kiện công trình thực tế.