Máy toàn đạc điện tử là gì? Nó đo được cái gì?

Máy toàn đạc điện tử tên tiếng Anh là "total station" hoặc "total station theodolite" là một thiết bị điện tử/quang học được sử dụng để khảo sát và xây dựng công trình. Đây là máy kinh vĩ điện tử được tích hợp với đo khoảng cách điện tử (EDM) để đo cả góc đứng (hoặc góc thiên đỉnh) và góc ngang (góc bằng) và khoảng cách nghiêng từ thiết bị đến một điểm cụ thể và máy vi tính đặt bên trong máy để thu thập dữ liệu và thực hiện các phép tính.

Một số máy toàn đạc điện tử được tự động hóa (Robotic) hoặc mô tơ cho phép người vận hành điều khiển thiết bị từ xa thông qua điều khiển từ xa (Remote). Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của một nhân viên đo đạc khi người vận hành giữ bộ thu và điều khiển máy toàn đạc điện tử từ điểm quan sát. Các máy toàn đạc có mô tơ này cũng có thể được sử dụng trong các thiết lập tự động được gọi là máy toàn đạc Robotic.

CHỨC NĂNG

1. Đo góc: Hầu hết các thiết bị máy toàn đạc điện tử đều đo góc bằng phương pháp quét quang điện của mã vạch kỹ thuật số cực kỳ chính xác được khắc trên các xi lanh hoặc đĩa thủy tinh quay trong thiết bị. Các máy toàn đạc chất lượng tốt nhất có khả năng đo góc tới 0,5 giây (góc hiện nhỏ nhất). Các máy toàn đạc trong xây dựng thông thường có thể đo các góc tới 5 hoặc 10 giây.

2. Đo khoảng cách: Việc đo khoảng cách được thực hiện bằng tín hiệu sóng mang hồng ngoại được điều chế, được tạo ra bởi một bộ phát trạng thái rắn nhỏ trong đường quang của thiết bị và được phản xạ bởi một gương phản xạ với lăng kính hoặc vật thể được ngắm tới. Mẫu điều chế trong tín hiệu trở về được đọc và phân tích bởi máy tính trong máy toàn đạc. Khoảng cách được xác định bằng cách phát và nhận nhiều tần số và xác định số nguyên bước sóng tới mục tiêu cho mỗi tần số. Hầu hết các máy toàn đạc điện tử đều sử dụng gương phản xạ bằng kính có mục đích cho tín hiệu EDM. Một máy toàn đạc thông thường có thể đo khoảng cách với độ chính xác khoảng 1,5 milimét trên khoảng cách lên tới 1.500 mét.

3. Đo tọa độ vuông góc: Các tọa độ của một điểm chưa biết so với tọa độ đã biết có thể được xác định bằng cách sử dụng máy toàn đạc với điều kiện là có thể thiết lập đường ngắm trực tiếp giữa hai điểm (hai điểm nhìn thấy nhau trong thực tế). Các góc và khoảng cách được đo từ máy toàn đạc đến các điểm cần khảo sát và tọa độ (X, Y, Z hoặc N, E, H) của các điểm được khảo sát so với máy toàn đạc được tính bằng cách sử dụng lượng giác và tam giác. Để xác định vị trí tuyệt đối, máy toàn đạc yêu cầu tầm nhìn và có thể được thiết lập trên một điểm đã biết hoặc với đường ngắm tới 2 điểm trở lên với vị trí đã biết, có thể được gọi là giao hội trạm máy.

Vì lý do này, một số máy toàn đạc cũng có bộ thu Hệ thống Vệ tinh Định vị Toàn cầu và không yêu cầu đường ngắm trực tiếp để xác định tọa độ. Tuy nhiên, các phép đo GNSS có thể yêu cầu thời gian lâu hơn và cung cấp độ chính xác tương đối thấp hơn.

4. Xử lý dữ liệu: Một số mô hình bao gồm lưu trữ dữ liệu điện tử nội bộ để ghi lại khoảng cách, góc ngang và góc đứng được đo, trong khi các mô hình khác được trang bị để ghi các phép đo này vào bộ thu thập dữ liệu bên ngoài, chẳng hạn như máy tính xách tay hoặc sổ tay điện tử.

Khi dữ liệu được tải xuống từ một máy toàn đạc trên máy tính, phần mềm ứng dụng có thể được sử dụng để tính kết quả và tạo bản đồ của khu vực khảo sát. Thế hệ mới nhất của máy toàn đạc cũng có thể hiển thị bản đồ trên màn hình cảm ứng của thiết bị ngay sau khi đo các điểm.

Phần lớn máy toàn đạc điện tử đang sử dụng ở Việt Nam hiện tại đều sử dụng bộ nhớ trong và truy xuất dữ liệu dạng .TXT hoặc .DXF thông qua dây cáp USB kết hợp với phần mềm của hãng sản xuất đi kèm. Một số máy có kết hợp thêm cổng USB để cắm trực tiếp USB vào máy đo như các dòng máy mới của Leica, Topcon, Nikon. Tham khảo phần mềm trút số liệu tại đây: https://www.tracdiasaigon.com/pages/download

MỘT SỐ ỨNG DỤNG

Máy toàn đạc điện tử chủ yếu được sử dụng để khảo sát đất đai (địa hình - địa chính) để ghi lại các tính năng như trong khảo sát địa hình hoặc để đặt ra các tính năng (như đường, nhà hoặc ranh giới). Hiện nay được ứng dụng rất nhiều xây dựng cầu, đường, nhà cao tầng, công trình ngầm, thủy lợi...

Tham khảo thêm Máy toàn đạc tại đây: https://www.tracdiasaigon.com/collections/may-toan-dac

Người viết bài: Nguyễn Quang Hải