TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA TÀI NGUYÊN ĐẤT & MÔI TRƯỜNG NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI ---------------WX--------------- BÀI GIẢNG TIN HỌC CHUYÊN NGÀNH (Dùng cho Sinh viên ngành Quản lý đất đai) BIÊN SOẠN: PHẠM GIA TÙNG Tài liệu lưu hành nội bộ Huế, 2010 Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 1 CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG TIN HỌC BÌNH SAI SỐ LIỆU ĐO ĐẠC 1.1. Những vấn đề cơ bản về bình sai số liệu trong đo đạc 1.1.1. Khái niệm về bình sai và phương pháp bình sai Trong quá trình đo đạc, thực tế chúng ta không thể xác định được giá trị đúng của đại lượng đo chính vì vậy trong đo đạc luôn tồn tại sai số. Để tăng độ chính xác, chúng ta thường đo thừa các yếu tố để kiểm tra. Quá trình loại bỏ bớt các sai số trong đo đạc đến một mức độ nào đó có thể chấp nhận được các kết quả là gần đúng thì được gọi là bình sai. Phân loại phương pháp bình sai: + Bình sai gần đúng Tách các kết quả đo ra thành từng nhóm dữ liệu mà nó đồng nhất về tính chất rồi tiến hành bình sai nội bộ từng nhóm một mà không kể ảnh hưởng đến nhóm khác. Ví dụ như bình sai góc đo trong một lưới đường chuyền rồi sử dụng các góc đo đó để tính độ dài các cạnh. + Bình sai tuyệt đối Tiến hành bình sai đồng thời các kết quả đo. Hiện nay thường sử dụng phương pháp số bình phương nhỏ nhất (Phương pháp Gauss). Bản chất của bình sai theo phương pháp bình phương nhỏ nhất là như sau: Giả sử chúng ta đo n đại lượng góc là L 1 ’, L 1 ’ .L n ’. Chúng ta đi tìm các đại lượng gần đúng là: L 1 = L 1 ’ + v 1 L 2 = L 2 ’ + v 2 L n = L n ’ + v n Với các trọng số tương ứng là P 1 , P 2 , P n Khi đó: v 1 , v 2 , .v n. được gọi là các số hiệu chỉnh. Các giá trị L 1 , L 2 , .L n. được gọi là các giá trị hiệu chỉnh. Lúc đó phải đảm bảo [Pvv] = P 1 v 1 2 + P 2 v 2 2 + + P n v n 2 đạt Min Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 2 1.1.2. Quy trình bình sai gián tiếp và bình sai trực tiếp 1.1.2.1.Quy trình bình sai gián tiếp (Bình sai tham số) Để thực hiện được việc bình sai gián tiếp, cần phải tiến hành theo quy trình như sau: - Xác định rõ được các đại lượng đo (n), các đại lượng cần đo (k) và đại lượng đo thừa (r = n - k). - Chọn ẩn số (Chọn ẩn số bằng số đại lượng cần đo và phải độc lập với nhau). - Lập hệ phương trình kết quả đo (số phương trình bằng số đại lượng đo và không suy ra nhau). - Lập phương trình số hiệu chỉnh. - Tuyến tính hóa hệ phương trình số hiệu chỉnh. (Sử dụng khai triển Taylor) - Từ hệ số của hệ phương trình số hiệu chỉnh, lập hệ phương trình chuẩn của các ẩn số. - Giải hệ phương trình chuẩn, tìm được các ẩn số. - Thay các ẩn số tìm được và hệ phương trình các số hiệu chỉnh thì sẽ tìm được các số hiệu chỉnh. - Tính toán giá trị sau khi bình sai. 1.1.2.2. Quy trình bình sai trực tiếp (Bình sai theo số liên hệ) - Xác định đại lượng đo (n), đại lượng cần đo (k), đại lượng đo thừa (r). - Thành lập hệ phương trình liên hệ (Số phương trình bằng số đại lượng đo thừa, số ẩn số bằng số đại lượng đo). - Thành lập hệ phương trình điều kiện số hiệu chỉnh. - Tuyến tính hóa hệ phương trình điều kiện số hiệu chỉnh (Sử dụng hàm Lagrang). - Thành lập hệ phương trình chuẩn của các số liên hệ. - Giải hệ phương trình chuẩn, tìm được hệ số liên hệ. - Thay các kết quả ta sẽ tìm được số hiệu chỉnh. - Từ số hiệu chỉnh, tìm được số gần đúng nhất. 1.2. Ứng dụng tin học để bình sai số liệu Hiện nay có rất nhiều phần mềm được sử dụng để bình sai các kết quả đo đạc. Nhìn chung, các phần mềm đều được viết để bình sai số liệu đo đạc theo sơ đồ như sau: Sơ đồ đo Số liệu đo đạc Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 3 Nhập số liệu Phần mềm chuyển đổi (Notepad) Sơ đồ 1: Quy trình Ứng dụng tin học để bình sai số liệu 1.2.1. Một số phần mềm bình sai hiện nay đang sử dụng * Phần mềm Nova của công ty TNHH Hài Hòa: Chạy trên môi trường Autocad, là một phần mềm xử lý số liệu rất mạnh và đa dạng. Thường được dùng để bình sai kết quả đo đạc phục vụ cho ngành xây dựng, kiến trúc. * Phần mềm AD-PNET.EXE của Trần Trung Chuyên (Đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội), là một phần mềm chạy trong hệ điều hành DOS. File dữ liệu được lưu dưới dạng file *.DAT. Giao diện phần mềm như sau Phần mềm Bình sai KQ Bình sai -Góc, cạnh -Tọa độ . Hình 1: Giao diện phần mềm AD-PNET * Phần mềm bình sai lưới khống chế mặt phẳng chạy trong môi trường lệnh văn bản của hệ điều hành (DOS). Nằm trong hệ bộ chương trình khảo sát của Vũ Mạnh Trường thuộc công ty khảo sát thiết kế đường thủy 1. Phần mềm gồm có hai file đó là hai file K3.EXE có kích thước 200976 byte, file này chạy để kiểm tra lưới và file DM3.EXE có kích thước 189976 byte là file bình sai lưới. File dữ liệu đầu vào (input) có đuôi là *.SL (ví dụ: NCKH.SL). File dữ liệu đầu ra (output) có đuôi là *.KQ (ví dụ: NCKH.KQ). Khi chạy kiểm tra lươi file K3.EXE phát sinh ra hai file là: KTRA.KQ và KQDO.SL, để xem kết quả kiểm ta đọc file KTRA.KQ file này cho ta bảng cải chính cạnh đo và đánh giá tuyến kiểm tra, còn file KQDO.SL thì cho ta tọa độ khái lược của các điểm cần tính. Ngoài ra trong phần mềm này còn có hai file có tên là: KTL.EXE và BSK.EXE. Hai file này có chức năng tương tự như hai file K3.EXE và DM3.EXE, nhưng cấu trúc nhập và phần xử lý có một số điểm khác nhau. Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 4 Để sử dụng được phần mềm này, tọa độ các điểm đã biết phải lớn hơn 3 điểm. Hình 2: Giao diện phần mềm khảo sát của Vũ Mạnh Tường * Phần mềm Bình sai NIN của Công ty trách nhiệm hữu hạn An Thái Sơn Địa, chạy trên môi trường Window, giao diện đơn giản, trực quan sinh động và dễ sử dụng, font chữ Việt Nam. Giao diện phần mềm NIN như sau: Hình 3: Giao diện phần mềm NIN Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 5 1.2.2. Giới thiệu phần mềm Pronet ProNet là một phần mềm xử lý các số liệu Trắc địa phục vụ công tác lập lưới và đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính đã được những nhà chuyên môn về Trắc địa & Bản đồ, nghiên cứu và phát triển từ năm 1998. Đây là phần mềm chuyên dụng để tự động hóa công tác xử lý số liệu Trắc địa trên máy tính, đặc biệt với số lượng lớn. Phần mềm ProNet có ưu điểm là tốc độ xử lý nhanh, bình sai được các mạng lưới phức tạp, lưới mặt bằng có thể tính toán trên hai hệ toạ độ VN2000 và HN1972, lưới độ cao có thể bình sai theo số liệu đo trên vùng đồng bằng hoặc vùng núi, kết quả xử lý chính xác, mẫu mã in ra đúng theo yêu cầu quy phạm quy định. Phần mềm ProNet có dung lượng nhỏ, được cài đặt trên môi trường của hệ điều hành Window, có giao diện chính bằng tiếng Việt. Hệ thống các chức năng đa dạng, thực hiện đơn giản, dễ hiểu, thuận tiện. Đặc biệt là ProNet được tích hợp nhiều công cụ mới để thao tác với tệp văn bản, đồ hoạ, quản lý cùng một lúc nhiều cửa sổ. Hình 4: Giao diện phần mềm Pronet Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 6 Trên thanh menu có các cửa sổ chính là File, Edit, Lựa chọn, Bình sai lưới mặt bằng, Bình sai lưới độ cao, Window, Help. Trong đó: - File dùng để mở file, tạo file, đóng file. - Edit dùng để cắt, dán, sửa chữa các tệp dữ liệu. - Lựa chọn dùng để đặt các tham số bình sai. - Bình sai lưới mặt bằng. - Bình sai lưới đo cao. - Window để hiển thị các công cụ, hay cửa sổ. - Help để giúp đỡ. Ngoài ra, trên thanh công cụ còn hiển thị một số công cụ để chúng ta dễ thao tác trong quá trình sử dụng. Trước khi tiến hành bình sai số liệu đo đạc cần phải chọn các tham số để bình sai đó là: Hệ tọa độ, múi chiếu, đo cao lượng giác hay đo cao thủy chuẩn. Hình 5: Lựa chọn các tham số để bình sai Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 7 1.2.3. Sử dụng phần mềm Pronet để bình sai kết quả đo đạc 1.2.3.1. Chuẩn bị - Để sử dụng phần mềm bình sai Pronet có hiệu quả, trong quá trình đo đạc cần phải thực hiện vẽ sơ đồ lưới cẩn thận - Đưa tên các điểm lên sơ đồ lưới, lưu ý cần phải xác định được chính xác điểm gốc hay điểm đo. Số hiệu điểm gốc phải lớn hơn số hiệu điểm cần xác định. Số hiệu các điểm không được trùng nhau. - Lựa chọn phương án nhập số liệu phù hợp nhất. Pronet 2002 chỉ cho phép nhập số liệu thủ công, nhưng các phiên bản sau cho phép nhận dữ liệu từ các máy toàn đạc điện tử. 1.2.3.2. Bình sai lưới mặt bằng Không thỏa mãn các điều kiện Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 8 Sơ đồ 2: Quy trình bình sai lưới mặt bằng Nhập Ktra Dữ liệu Tính khái lược Ktra file báo lỗi (*.err) Hiện sơ đồ lưới Ktra tệp (*.kl) B.sai lưới mặt bằng Có lỗi Biên soạn: Phạm Gia Tùng Bộ môn Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 9 a. File dữ liệu đầu vào và các file phát sinh File dữ liệu đầu vào cần phải soạn thảo trong Notepad và được lưu dưới dạng *.sl. Khi chạy chương trình bình sai, phần mềm sẽ phát sinh 4 file là: - *.err: Đây là file báo các lỗi . Trong quá trình nhập dữ liệu, nếu bị sai thì Pronet sẽ báo các lỗi chính xác đến từng dòng, chúng ta có thể sửa lỗi. - *.xy: Là file chứa tọa độ khái lược để bình sai. - *.kl: Là file chứa các kết quả tính toán khái lược. - *.bs: Là file chứa các kết quả bình sai. Khi chúng ta chạy chương trình, file số liệu được lưu ở thư mục nào thì các file phát sinh cũng được lưu ở thư mục đó với cùng tên file nhưng có phần mở rộng (đuôi file) là khác nhau. Cấu trúc file dữ liệu SỐ TT CẤU TRÚC DỮ LIỆU GIẢI THÍCH 1 Tên lưới: 1dòng, không qúa 80 ký tự 2 I1 I2 I3 I4 I5 Các tham số của lưới (1 dòng): I1: Tổng số góc đo I2: Tổng số cạnh đo I3: Tổng số phương vị đo I4: Tổng số điểm cần xác định I5: Tổng số điểm gốc . Nguoi thuc hien do dac : . 2. Nguoi thuc hien tinh toan: . ** Tinh theo chuong trinh PRONET2002 ** -----------------------------------------------. Công nghệ QLĐĐ, Khoa TNĐ&MTNN, Trường ĐH Nông lâm Huế 1 CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG TIN HỌC BÌNH SAI SỐ LIỆU ĐO ĐẠC 1.1. Những vấn đề cơ bản về bình sai số liệu