Máy Toàn Đạc Là Gì? Công Dụng Thực Tế Của Máy Toàn Đạc Trong Trắc Địa
Máy toàn đạc điện tử là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong ngành trắc địa, đo đạc và xây dựng. Thiết bị cho phép đo góc, đo khoảng cách, xác định tọa độ và cao độ, đồng thời hỗ trợ nhiều chương trình tính toán trực tiếp ngoài hiện trường. Nhờ khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ trên cùng một thiết bị, máy toàn đạc được sử dụng rộng rãi từ khảo sát địa hình, đo hiện trạng, bố trí công trình đến đo hoàn công và quan trắc.
Máy toàn đạc là gì?
Máy toàn đạc điện tử – Total Station là thiết bị trắc địa điện tử tích hợp hệ thống đo góc điện tử, đo khoảng cách EDM, bộ vi xử lý, bộ nhớ và các chương trình tính toán trắc địa.
Có thể hiểu đơn giản, máy toàn đạc kết hợp chức năng của máy kinh vĩ điện tử + máy đo khoảng cách điện tử + bộ xử lý dữ liệu trong cùng một thiết bị.
Khi biết tọa độ điểm đặt máy và điểm định hướng, máy có thể sử dụng kết quả đo góc và khoảng cách để tính tọa độ của điểm cần đo. Ngược lại, khi đã có tọa độ thiết kế, máy có thể hướng dẫn người sử dụng đưa vị trí đó từ bản vẽ ra ngoài thực địa.
Đây chính là lý do máy toàn đạc đặc biệt quan trọng trong thi công xây dựng.
Máy toàn đạc đo được những gì?
Một máy toàn đạc thông thường có thể thực hiện ba nhóm phép đo cơ bản: góc ngang, góc đứng và khoảng cách. Từ các đại lượng này, kết hợp với dữ liệu trạm máy, chiều cao máy và chiều cao gương, thiết bị có thể tính toán các thông tin như tọa độ X/Y, cao độ, khoảng cách ngang, chênh cao và vị trí tương đối giữa các điểm.
Tùy model, máy còn được trang bị nhiều chương trình như Stake Out – bố trí điểm, Resection – giao hội nghịch, REM – đo cao gián tiếp, MLM – đo khoảng cách giữa các điểm, tính diện tích và đo tọa độ.
Nguyên lý hoạt động của máy toàn đạc
Khi đo bằng gương, máy phát tín hiệu EDM tới gương phản xạ đặt tại điểm cần xác định. Tín hiệu phản hồi được máy tiếp nhận để xác định khoảng cách. Đồng thời, hệ thống mã hóa góc xác định góc ngang và góc đứng.
Có thể hình dung quá trình:
Điểm trạm máy → Định hướng → Ngắm gương/điểm đo → Đo góc + khoảng cách → Bộ xử lý tính toán → Tọa độ và cao độ điểm
Với những máy có chế độ Reflectorless – đo không gương, thiết bị có thể đo khoảng cách trực tiếp tới một số bề mặt mà không cần đặt gương tại vị trí cần đo.
Công dụng thực tế của máy toàn đạc
1. Khảo sát địa hình
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của máy toàn đạc là đo khảo sát địa hình. Kỹ thuật viên đặt máy tại điểm khống chế, định hướng và tiến hành đo các điểm đặc trưng của địa hình.
Các điểm thường được thu thập gồm tim đường, mép đường, chân và đỉnh taluy, mương, hố ga, góc nhà, tường rào, cột điện, công trình hiện hữu và các điểm thay đổi cao độ địa hình.
Dữ liệu sau đó được đưa vào phần mềm để thành lập bản đồ địa hình, bản đồ hiện trạng, đường đồng mức, mặt cắt và mô hình địa hình.
2. Bố trí điểm thiết kế ra thực địa
Đây là công dụng đặc biệt quan trọng trong xây dựng. Kỹ sư có tọa độ điểm thiết kế trên bản vẽ và cần xác định chính xác vị trí đó ngoài công trường.
Chức năng Stake Out của máy toàn đạc sẽ chỉ dẫn khoảng cách và hướng cần di chuyển để người cầm gương đưa gương tới vị trí thiết kế.
Ví dụ bản vẽ quy định một tim cọc tại:
X = 2.345,250 m
Y = 568,420 m
Sau khi nhập tọa độ vào máy, kỹ thuật viên có thể bố trí điểm này ra ngoài thực địa.
3. Định vị tim cọc và tim móng
Trong thi công móng, máy toàn đạc được sử dụng để xác định tim cọc, tim móng, góc móng và các trục kết cấu.
Sau khi các điểm được bố trí, đội thi công có căn cứ để triển khai ép cọc, khoan cọc, đào móng hoặc lắp dựng kết cấu.
Sai số ở bước định vị ban đầu có thể ảnh hưởng đến nhiều công đoạn phía sau, vì vậy công tác trắc địa cần được kiểm tra trước khi thi công.
4. Bố trí tim trục công trình
Đối với nhà cao tầng, nhà xưởng và công trình công nghiệp, hệ thống trục X – Y là cơ sở để xác định vị trí cột, tường, móng và nhiều cấu kiện khác.
Máy toàn đạc giúp chuyển các trục từ bản vẽ ra thực địa và tiếp tục hỗ trợ chuyển trục giữa các giai đoạn thi công.
