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

 33 
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 
Trong những năm gần đây, máy toàn đạc 
điện tử đã trở thành một thiết bị đo đạc chủ đạo 
trong ngành trắc địa nói chung. Với sự phát 
triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, các 
máy toàn đạc điện tử hiện nay ngày càng được 
cải tiến với những tính năng ưu việt, có khả 
năng hỗ trợ rất nhiều trong các công tác đo đạc 
ngoại nghiệp. Các máy toàn đạc điện tử thế hệ 
mới hiện nay có thể cho phép chúng ta tiến 
hành đo đạc với độ chính xác cao, độ chính xác 
đo góc có thể lên tới 1”, độ chính xác đo cạnh 
có thể tới một vài mm. Ngoài ra, một số máy 
toàn đạc điện tử còn được trang bị hệ thống 
máy chụp ảnh và được tích hợp ăng ten thu tín 
hiệu GPS trên máy đo để có thể xác định trực 
tiếp tọa độ của điểm đặt máy. Với rất nhiều tính 
năng mới và độ chính xác đo đạc rất cao, máy 
toàn đạc điện tử đã trở thành một thiết bị rất 
quan trọng và không thể thiếu trong các công 
tác trắc địa. Tuy nhiên, các máy toàn đạc điện 
tử sau một thời gian sử dụng dưới những tác 
động của môi trường và những tác động ngoại 
cảnh khác, độ chính xác của máy sẽ không còn 
như lúc mới đưa vào sử dụng. Do vậy, một vấn 
đề quan trọng đặt ra đó là cần xác định lại các 
thông số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử để sử 
dụng máy một cách hợp lý. Theo phương pháp 
thông thường, các thông số kĩ thuật của máy 
được xác định một cách độc lập với nhau. 
Phương pháp này đòi hỏi phải đo đạc rất nhiều 
lần theo nhiều cách khác nhau do vậy sẽ tiêu 
tốn nhiều thời gian và công sức. Để khắc phục 
nhược điểm này, nhóm tác giả đã tìm hiểu và đề 
xuất phương pháp xác định đồng thời các thông 
số kỹ thuật của máy. 
2. Thuật toán xác định đồng thời các thông 
số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử 
Khi sử dụng máy toàn đạc điện tử, chúng ta 
thường quan tâm đến các thông số kĩ thuật của 
máy bao gồm: 
- Hằng số gương K. 
- Sai số hệ thống của máy. 
- Hệ số của công thức hiệu chỉnh khí tượng. 
Hằng số gương (K) xuất hiện khi tâm phản 
xạ của gương không trùng với trục dọc của 
gương. Thông thường, hằng số gương được nhà 
sản xuất đưa ra trong lí lịch của máy nhưng theo 
thời gian sử dụng, hằng số gương này sẽ bị thay 
đổi do các điều kiện ngoại cảnh tác động. Do 
vậy ta cần phải xác định lại hằng số gương. 
Hằng số gương có thể được xác định rất đơn 
giản và ta có thể nhập lại hằng số gương (K) 
vào máy toàn đạc điện tử để tiến hành xác định 
các thông số còn lại. Các phương pháp xác định 
hằng số gương tham khảo trong [3]. 
Sau khi đã xác định được hằng số gương, ta 
tiến hành xác định các thông số còn lại của máy 
bao gồm sai số hệ thống, hệ số của công thức 
hiệu chỉnh khí tượng và sai số ngẫu nhiên của 
máy. Các nguồn sai số này sẽ được xác định 
đồng thời trên cùng một dãy trị đo trong các 
điều kiện khí tượng khác nhau. 
Để xác định được các nguồn sai số này, ta 
cần tiến hành xây dựng một bãi kiểm nghiệm 
máy, bãi kiểm nghiệm này phải được xây dựng 
theo những tiêu chuẩn nhất định như chiều dài 
cạnh đo phải đủ lớn, độ ổn định của nền địa 
chất khi đo đạc . Trên bãi kiểm nghiệm này, 
tiến hành xây dựng các cạnh chuẩn theo phương 
pháp đo bằng thước dây invar với độ chính xác 
rất cao. Chi tiết về phương pháp đo khoảng 
 34 
cách bằng thước dây invar và qui trình xây 
dựng cạnh chuẩn tham khảo trong [2,3]. 
Gọi chiều dài cạnh chuẩn là D0, chiều dài 
cạnh đo thực tế là D khi đó ta có: 
0D D D  , (2.1) 
trong đó: 
G ht ktD K D D    , (2.2) 
KG - hằng số gương; 
Dht - là số hiệu chỉnh của sai số hệ thống; 
Dkt - số hiệu chỉnh của công thức hiệu 
chỉnh khí tượng. 
Thông thường, hằng số gương sau khi được 
tính sẽ được nhập trực tiếp vào máy, do đó 
trong công thức (2.2) sẽ không còn giá trị của 
hằng số gương. Chúng ta có: 
ht
TC TC
TC TC 6
kt
TT TT
TT TT
D a b.D
P e
A B
T T
D .D.10
P e
A B
T T

  
 
  
  
 
  
 
 , (2.3) 
trong đó: a - hằng số cộng, b là hằng số nhân 
của công thức tính sai số hệ thống; 
 A,B - hệ số của công thức hiệu chỉnh 
khí tượng; 
 TTC, PTC, eTC - nhiệt độ, áp suất và độ 
ẩm theo điều kiện tiêu chuẩn của máy. 
 TTT, PTT, eTT - là nhiệt độ, áp suất và độ 
ẩm theo điều kiện thực tế đo đạc. 
Ở đây TTC và TTT là nhiệt độ tính theo độ 
K, T = to + 273,15. 
Thay (2.3) vào (2.2) ta có: 
TC TC
TC TC 6
TT TT
TT TT
P e
A B
T T
D a b.D .D.10
P e
A B
T T

 
  
    
 
  
 
, (2.4) 
Suy ra: 
TC TC
TC TC 6
0
TT TT
TT TT
P e
A B
T T
D D a b.D .D.10
P e
A B
T T

 
  
    
 
  
 
. (2.5) 
Do vậy ta có phương trình sau: 
TC TC
TC TC 6
0
TT TT
TT TT
P e
A B
T T
D D a b.D .D.10
P e
A B
T T

 
  
    
 
  
 
. (2.6) 
Chuyển phương trình (2.6) về dạng phương 
trình số hiệu chỉnh ta có: 
TC TT
TC TT
TC TT
TC TT
6
0
P P
A( )
T T
V a b.D
e e
B( )
T T
D .10 (D D )
 
  
     
 
  
 
  
 . (2.7) 
Nếu có n trị đo, ta sẽ lập được hệ n phương 
trình, nếu viết dưới dạng ma trận hệ này sẽ có 
dạng: 
V =AX + L , (2.8)
trong đó: 
6 6TC TC1 1
1 1 1
TC 1 TC 1
6 6TC TC2 2
2 2 2
TC 2 TC 2
6 6TC TCn n
n n n
TC n TC n
P eP e
1 D ( ).D .10 ( )D .10
T T T T
P eP e
1 D ( )D .10 ( )D .10
T T T TA ;
.... .... .... ....
P eP e
1 D ( )D .10 ( )D .10
T T T T
 
 
 
 
      
 
 
      
  
 
 
      
  
1
0 1
2
0 2
n
0 n
a D D
b D D
X ;L
A ...
B D D
  
  
   
  
  
    
 . (2.9) 
Lập hệ phương trình chuẩn có dạng: 
RX + B = 0 , (2.10) 
trong đó:
T T
i
i
1
2
n
R A .P.A;B A .P.L
1
P
D
1
0 ... 0
D
1
0 ... 0
DP , (2.11)
0 ... ... ...
1
0 0 ...
D
 

 
 
 
 
   
 
 
 
  
Giải hệ phương trình chuẩn (2.10) ta sẽ thu 
được giá trị các ẩn số là các hệ số a, b, A, B. 
Sai số trung phương trọng số đơn vị được 
tính theo công thức: 
 PVV
n 4
  

 . (2.12) 
 35 
Độ chính xác ẩn số đánh giá theo công 
thức: 
X iim Q  , (2.13) 
Sau khi tính được các hệ số của sai số hệ 
thống và công thức hiệu chỉnh khí tượng, ta tính 
hiệu chỉnh vào cạnh đo theo công thức: 
ht ktD' D d d   . (2.14) 
3. Thực nghiệm tính toán 
 Để kiểm nghiệm độ chính xác của 
phương pháp tính đồng thời các thông số kĩ 
thuật của máy toàn đạc điện tử đã trình bày ở 
trên, nhóm tác giả đã tiến hành đo đạc thực 
nghiệm bằng máy toàn đạc điện tử TC-305 của 
hãng Leica và xây dựng một modul chương 
trình tính toán các thông số kĩ thuật của máy 
toàn đạc điện tử. Một số thông tin về máy đo 
thực nghiệm được như sau: 
- Số hiệu máy: TC305-693038; 
- Độ chính xác đo góc: 5”; 
- Độ chính xác đo cạnh: 2mm + 2ppm.[4] 
Việc đo đạc thực nghiệm được tiến hành 
trên cạnh chuẩn đã được xây dựng trên đường 
Hoàng Quốc Việt - Cầu Giấy - Hà Nội. Ta chia 
cạnh chuẩn này làm 7 đoạn nhỏ, máy được định 
tâm và cân bằng chính xác tại một đầu của cạnh 
chuẩn. Sau đó ta tiến hành đặt gương lần lượt 
vào các vị trí đoạn thẳng đã chia nhỏ, tại các vị 
trí này gương được dựng và cân bằng chính xác 
sau đó tiến hành đo chiều dài cạnh. Đối với mỗi 
lần đo chiều dài cạnh, ta phải tiến hành đo các 
yếu tố khí tượng như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm. 
Việc đo đạc được tiến hành nhiều lần vào các 
thời gian khác nhau trong ngày để đảm bảo tính 
khách quan. 
Sau khi đo đạc, ta trút số liệu vào máy tính 
chuyển về định dạng chuẩn của chương trình và 
tiến hành tính toán. Kết quả tính toán thực 
nghiệm như sau: 
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| | 
============================================================= 
 36 
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 
phương pháp tổng hợp với kết quả tính toán 
thực nghiệm bằng phương pháp từng phần trong 
[3], ta thấy các hệ số của sai số hệ thống và 
công thức hiệu chỉnh khí tượng có giá trị tương 
đối giống nhau. Điều này chứng tỏ phương án 
tính các thông số kỹ thuật của máy toàn đạc 
điện tử bằng phương pháp tính đồng thời là có 
thể tin cậy được. 
4. Kết luận 
Dựa vào các kết quả nghiên cứu trên, ta có 
thể thấy với việc sử dụng phương pháp xác định 
đồng thời các thông số kĩ thuật của máy toàn 
đạc điện tử, chúng ta có thể xác định các thông 
số kĩ thuật của máy mà không cần phải tiến 
hành đo đạc nhiều lần giống phương pháp xác 
định thông thường. Trong tương lai, cần tiếp tục 
nghiên cứu và tìm hiểu thêm các phương pháp 
 37 
xác định các thông số kĩ thuật của các loại máy 
đo đạc nhằm xác định đúng chất lượng kỹ thuật 
của máy, đảm bảo phục vụ cho các yêu cầu 
trong thực tế sản xuất và nghiên cứu khoa học 
hiện nay. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Đỗ Ngọc Đường, 1997. Bài giảng xây dựng 
lưới trắc địa . 
[2]. Dương Vân Phong, 1998. Bài giảng xây 
dựng lưới trắc địa. 
[3]. TS.Dương Vân Phong, 2012. Nghiên cứu 
xác định các thông số kĩ thuật máy đo dài điện 
tử phục vụ thực tập trắc địa cao cấp tại trường 
Đại học Mỏ-Địa chất. Đề tài cấp cơ sở trường 
Đại học Mỏ-Địa chất. 
[4]. Công ty cổ phần thương mại công nghệ và 
khảo sát (SUJCOM, JSC), 2008. Hướng dẫn sử 
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.