KHUNG và hệ THỐNG THAM CHIẾU mặt đất

LỜI CẢM ƠNBáo cáo tốt nghiệp chuyên ngành trắc địa với đề tài “Khảo sát kết quả xử lý số liệu GNSS sử dụng lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác” là kết quả của quá trình cố gắ

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài : Khảo sát kết quả xử lý số liệu GNSS sử dụng lịch

vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác

Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Bình

Mã số sinh viên : Lớp :

Khoa : Giáo viên hướng dẫn:

Hà Nội, 2022

LỜI CẢM ƠN

Báo cáo tốt nghiệp chuyên ngành trắc địa với đề tài “Khảo sát kết quả xử lý

số liệu GNSS sử dụng lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác” là

kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này em xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu đề tài vừa qua.

Em xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin báo cáo cần thiết cho bài báo cao tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, khoa và Bộ môn đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu báo cáo tốt nghiệp của mình.

Người thực hiện

Phạm Thành Bình

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong báo cáo tốt nghiệp

“ Khảo sát kết quả xử lý số liệu GNSS sử dụng lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác ” là trung thực và không có bất kỳ sự sao chép hay sử dụng để bảo vệ, báo cáo một học vị nào Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài tốt nghiệp đều được trích dẫn đầy đủ và ghi

rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.Em xin chịu mọi trách nhiệm về toàn bộ bài báo cáo tốt nghiệp của mình.

Sinh viên

Phạm Thành Bình

MỞ ĐẦU

Ngày nay xu thế toàn cầu hóa nền kinh tế thể giới, khoa học công nghệ phát triển một cách nhanh chóng, các công nghệ cao như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ nano, công nghệ hàng không vũ trụ đã trở thành mùi nhọn cho sự phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ và sự đột biển của nhiều quốc gia Công tác trắc địa thực chất là xác định vị tri của tất cá các điểm tức là xác định giá trị (x.y) hoặc (h), việc xác định chính xác các điểm

đó đòi hỏi chúng ta phải áp dụng những thành tựu khoa học công nghệ, một trong số đó chính là công nghệ vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS Hệ thống

về tinh dẫn đường toàn cầu GNSS ra đời đã giúp việc xác định vị trí các điểm trên mặt đất một cách dễ dàng., để nâng cao độ chính xác định vị GNSS cỏ rất nhiều phương ản chẳng hạn như hạn chể ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng khi quyển, xây dựng mô hinh trọng trường trái đất với độ chính xác cao trên khu vực xác định, Việc sử dụng lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tình chinh xác đóng vai trò quan trọng trong công tác xử lý số liệu để đạt được đo chính xác

cao trong việc xác định vị trí điểm Vi vảy em xin phép chon để tài : “Khảo

sát kết quả xử lý số liệu GNSS sử dụng lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác” làm đề tài tốt nghiệp của mình.

Thiết kế lưới, chọn

điểm, chôn mốc

Lập lịch đoThiết kế ca đo

Di chuyển máy thu

Cố định một vài máy tại trạm gốc

Ngày đoNgười đo

Số máyTên điểmCao máyThời gian bật máyThời gian tắt máy

Chương 1 QUY TRÌNH XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS 1.1 Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS

1.1.1 Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS

Cài đặt phần mềm sử lý số

liệu GNSS

Trút số liệu đo đạc ngoài

thực địa vào máy tính

Nhập dữ liệu thô vào phần

Không đạt

1.1.2 Quy trình sử lý lưới bằng công nghệ GNSS

1.1.2.1 Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS

Tùy theo nhu cầu của từng người sử lý số liệu mà ta lựa chọn phần mềm xử

lý cho phù hợp với mục đích sản phẩm đáp ứng nhu cầu công việc Hiện nay trên thịtrường có rất nhiều phần mềm sử lý số liệu đo GNSS trong đó phải kể đến các phầnmềm khá thông dụng của hãng Trimble (Mỹ)

- Trimble Business Center

- Trimble Total Control

- Trimble Geomatic Office

1.1.2.2 Trút số liệu đo

Các máy thu GPS loại mới nhất hiện đại nhất hiện nay đều chứa số liệu quantrắc vào bộ nhớ trong, trong khi các máy thu cũ hơn lại ghi số liệu vào đĩa mềmhoặc bằng từ Bước đầu tiên trong công tác xử lý số liệu đo chính là công tác trút sốliệu từ các máy thu vào ổ đĩa cứng của máy tính Việc trút số liệu được thực hiệnnhờ phần mềm của hãng chế tạo máy thu cung cấp ví dụ như modul độc lập dùngtrút số liệu GPload của hãng Trimble hoặc Trimbl Geomatic Office, sử dụng modultrút số liệu Data Transfer cho máy thu R-3 Đối với các máy thu của hãng TOPCON

sử dụng modul TOPCON LINK để trút số liệu Cần lưu ý tới cổng trút số liệu vàcáp trút số liệu Các máy thu GNSS thế hệ mới có cổng giao tiếp với máy tính quacổng USB (hình 1.3)

Hình 1.3 Kết nối máy thu GPS với máy tính Một số máy GPS cũ như Trimble 4600LS có cáp trút số liệu giao tiếp vớimáy tính qua cổng COM, hiện nay nhiều máy tính thế hệ mới không có cổng COM,chủ yếu là cổng USB Cần có bộ chuyển đổi COM-USB khi trút số liệu cho loạimáy thu này Số liệu trút từ máy thu vào máy tính gồm các trị đo pha L1 hoặc L1 vàL2, các trị đo khoảng cách giả C1 hoặc C1, P1, P2 Với một số máy thu còn kèmtheo trị đo Doppler D1 D2 Trong tệp số liệu đo còn có toạ độ gần đúng (X,Y,Z) củađiểm đặt máy cùng với số hiệu điểm, độ cao anten đã nhập từ khi khởi động máy(nếu có) Ngoài số liệu đo, số liệu được trút vào còn có tệp lịch vệ tinh quảng báphục vụ cho các tính toán tiếp theo Có một số máy thu không có thao tác vào tênđiểm và độ cao anten ở thực địa (như máy Trimble 4600LS) thì trong giai đoạn trút

số liệu sẽ phải làm thủ tục này Đối với các máy thu đã nhập tên điểm trạm máy, độcao anten ngay tại thực địa, thì cần kiểm tra lại các dữ liệu đã vào Nếu phát hiệnthấy sai cần chỉnh sửa ngay Độ cao anten có thể nhập là độ cao đúng (TrueVertical) và cũng có thể nhập vào độ cao đo (Uncorrected Vertical) phù hợp vớichủng loại anten và cách đo đã quy định Khi đo cao anten chúng ta cần đo chínhxác đến 1mm nhưng nếu nhập sai chủng loại anten hoặc sai kiểu đo cao anten thì sẽgây ra sai số cỡ vài cm hoặc lớn hơn trong kết quả cuối cùng

Trong khi trút số liệu cần có sổ đo hoặc bảng tổng hợp ghi chép tại các trạmmáy Việc trút số liệu có thể căn cứ vào thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc và căn

cứ toạ độ địa lý của điểm đo để phát hiện những nhầm lẫn về tên điểm Nói chungcác tệp số liệu đo thu được cần lưu ngay vào thiết bị trung gian như USB, CD, Tốtnhất nên có bộ nhớ trung gian có dung lượng lớn để ghi các số liệu đo ngay sau khitrút nhằm bảo đảm an toàn dữ liệu đo

1.1.2.3 Xử lý véc tơ cạnh

Tùy thuộc vào phương pháp đo, đo tĩnh, tĩnh nhanh hay đo động, việc xử lý

để tính cạnh sẽ được thực hiện dựa trên cơ sở thời gian chung và vệ tinh chung đốivới hai máy thu Khoảng thời gian chung khi đo tĩnh được thể hiện trên hình sau:

T2 T4

Máy thu 1Máy thu 2Hình 1.4 Nguyên tắc tính thời gian chung

Trên hình 1.4 thể hiện khoảng thời gian thu tín hiệu của máy thu 1 và máythu 2 là Δt1 và Δt2 , trong đó:

số liệu ghi trong hai tệp của hai máy cùng ca đo mới có giá trị tham gia tính cạnh

Số vệ tinh chung được mô tả trên hình 1.5 Trong trường hợp này, tại máy thu 1nhận được tín hiệu của 8 vệ tinh (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), còn máy thu 2 nhận được tínhiệu của 7 vệ tinh (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) Số lượng vệ tinh chung tham gia tính cạnh sẽ

là 6 gồm các vệ tinh sau 3, 4, 5, 6, 7, 8 Như vậy, cần phải bảo đảm sao cho các máythu trong một ca đo, có số vệ tinh được quan sát đồng thời càng nhiều càng tốt Đểbảo đảm điều kiện trên cần lưu ý tới tình trạng che chắn tín hiệu tại các trạm máy.Khi chiều dài cạnh càng lớn (cỡ hàng trăm, hàng ngàn km) thì số vệ tinh chungcàng ít

Vệ tinh được quan trắc tại máy 1

29

kỳ (Cycle Slip) của tín hiệu Việc kiểm tra số liệu giúp phát hiện hiện tượng trượtchu kỳ và hiệu chỉnh ngay Việc hiệu chỉnh này không thể thực hiện khi máy thuthực hiện mà chỉ có thể thực hiện trong quá trình trút và kiểm tra số liệu Việc kiểmtra chất lượng số liệu là bước khởi đầu trong sử lý vectơ cạnh trong điều kiện dãngoại trước khi kết thúc công việc ngoài thực địa Xử lý vector cạnh ở ngoài thựcđịa cho phép ta kết luận về chất lượng đo trước khi kết thúc công việc

Xử lý đo tĩnh: Các phần mềm hiện nay cho phép xử lý nhiều tệp số liệu đođồng thời để tính cạnh Thường thường số liệu đo của 1 ngày được quy vào trong 1thư mục ở ổ đĩa cứng còn phần mềm xử lý lại để trong thư mục khác và có đườngdẫn để trương trình nhận và xử lý Có 2 dạng phần mềm sử lý đó là: 1- từng vectơ,2- các lời giải cho từng điểm Phần mềm xử lý từng vectơ cạnh trước đây được sửdụng rộng rãi xong hiện nay người ta thường xử dụng phần mềm xử lý nhiều điểm

có một số trường hợp một trong các điểm trong ca đo khi quan trắc bị hỏng số liệu

và tất cả các điểm được xử lý đồng thời, các sai số của điểm hỏng sẽ nằm trong tất

cả các vectơ và sai số sẽ được giữ lại Phần mềm xử lý vectơ đơn lẻ cho phép kiểmtra tốt hơn những cạnh sai hay điểm sai Điểm sai dễ dàng phát hiện nhờ số liệu

thống kê như: Sai số trung phương trọng số đơn vị, sai số tiêu chuẩn (bằng cách đốichiếu tham số của các cạnh được coi là chuẩn với các cạnh khác) Thêm vào đó, cóthể lấy tổng gia số tọa độ theo một tuyến của ca đo nếu như tổng giá trị số gia tọa độtheo vòng khép không nhỏ thì chứng tỏ một trong các điểm của ca đo có điều kiện

đo kém

Việc xử lý bằng phần mềm cho từng vectơ được thực hiện theo trình tự sau:

1 Tạo các tệp quỹ đạo

2 Tính giá trị tốt nhất vị trí điểm theo phương pháp giả khoảng cách

3 Đọc pha sóng tải để tạo số liệu pha (không hiệu số) và số liệu quỹ đạo vệtinh

4 Tạo hiệu pha và tính các hiệu chỉnh khác

5 Tính giá trị ước lượng véctơ sử dụng sai phân bậc 3 Phương pháp này chophép phát hiện và bù lại hiện tượng trượt chu kỳ để nhận được kết quả tốt nhất

6 Tính toán lời giải sai phân bậc 2 xác định vectơ và giá trị (thực) của pha

7 Ước lượng số nguyên đa trị của pha đã tính được từ bước trước, có thể tiếptục tính tiếp số nguyên đa trị chính xác

8 Tính toán sai số lời giải dựa vào số nguyên đa trị chính xác nhất đã đượctính ở bước trước

9 Tính toán tiếp một số kết quả khác, sử dụng số nguyên đa trị khác đi mộtchút (khác đi 1) từ các giá trị đã chọn

10 Tính tỷ số Ratio là mối quan hệ giữa phương sai của lời giải tốt nhất với

kề nó (chỉ áp dụng cho lời giải fixed) Tỷ số này phải ít nhất đạt giá trị là 2 hoặc 3như vậy mới có đủ độ tin cậy đối với kết quả cuối cùng

Để nhận được kết quả tốt người làm công tác xử lý số liệu thường được thựchiện qua 2 bước sau:

Bước 1: Xử lý theo các tham số mặc định của phần mềm

Trong bước này, sẽ sử dụng toàn bộ trị đo trong thời gian quan trắc ca đo, sửdụng tất cả các số liệu của các vệ tinh quan sát để giải cạnh, thông thường qua bước

xử lý này đa số các cạnh đã cho kết quả tốt, trừ những trường hợp tại những trạm đo

có vấn đề như bị che chắn, có các tác động nhiễu, đa đường dẫn, …

Bước 2: Đối với những cạnh không đạt trong bước 1, cần xử lý lại ở chế độcan thiệp Trong bước này, người xử lý có thể cắt bỏ những vệ tinh có dấu hiệu xấuđiều này có thể nhận biết khi xem kết quả giải cạnh, cũng có thể cắt bỏ thời gianđầu hoặc cuối, tăng góc ngưỡng trên 15 độ,…

Xử lý đo động: Các bước cơ bản trong xử lý kết quả đo động tương tự nhưđối với đo tĩnh Các tệp số liệu được nhập từ máy thu vào máy tính cần được kiểmtra tên tệp và độ cao anten Trong tính toán cụ thể có những điểm khác tùy thuộcvào phần mềm sử dụng Việc kiểm tra chủ yếu đối với các vectơ động là tính toáncác vị trí của máy động và kiểm tra sự phù hợp của kết quả nhận được từ một vàilần đo riêng rẽ tại cùng một điểm Trong trường hợp này nên có một vài điểm đãbiết tọa độ dùng để so sánh với kết quả đo động là phương pháp kiểm tra tốt nhất

1.1.2.5 Kiểm tra đánh giá chất lượng đo lưới bằng công nghệ GNSS

Sau khi tính toán baseline cần phải kiểm tra chất lượng trị đo Việc kiểm tra

có thể thực hiện trên 2 nội dung sau:

- Phương sai chuẩn (variance) là sai số trung phương trọng số đơn vị của lờigiải cạnh Phương sai chuẩn cũng là cơ sở để đánh giá chất lượng lời giải và nó là

số không có đơn vị Trường hợp lý tưởng phương sai chuẩn bằng 1, phương saichuẩn càng lớn thì chất lượng lời giải càng kém, thông thường đối với máy thu mộttần số có thể chấp nhận phương sai trong khoảng từ 1 đến 8 hoặc 9, còn đối vớinhững cạnh dài thì giá trị phương sai chuẩn càng lớn Trong trường hợp đo động(chỉ có ít nhất hai lần ghi số liệu) có thể chấp nhận phương sai lớn hơn, khoảng 5hoặc 6 Nếu phương sai quá lớn, có thể đã bị những sai số như:

+ Số liệu bị nhiễu (do cây, vật cản che chắn tín hiệu hoặc vệ tinh quá gầnđường chân trời)

+ Có dấu hiệu của sai số nguyên đa trị

+ Có sai số hệ thống do sử dụng máy thu một tần số trên khoảng cách dài,khi đó chịu ảnh hưởng của tầng ion

+ Chọn cài đặt lời giải fixed không đúng

- Tỷ số Ratio càng lớn thì lời giải càng tốt và ngược lại

- Dạng lời giải: Khi Ratio lớn đến giới hạn thì sẽ có lời giải fixed (lời giải cốđịnh), nếu Ratio nhỏ hơn giới hạn thì chỉ nhận được lời giải float (lời giải động), tốtnhất không chọn lời giải float

Trước khi bình sai lưới cần kiểm tra chất lượng lưới Lưới GPS được tạothành từ nhiều vectơ cạnh Nếu tất cả các cạnh đều đạt chỉ tiêu của chất lượng cạnhriêng rẽ thì thông thường toàn bộ lưới sẽ đạt yêu cầu Như đã nói ở phần trước,trong lưới GPS, các vectơ cạnh thường được đo khép kín (có thể là các vectơ cùng

ca đo, hoặc khác ca đo) Dựa vào đặc điểm kết cấu hình học này để kiểm tra chấtlượng đo của các vectơ cạnh trong mạng lưới nhờ tính toán các sai số khép hình.Tương tự như sai số khép hình trong mạng lưới tam giác đo góc, các sai số khéphình trong lưới GPS cũng mang tính chất của sai số thực của hàm các trị đo

Việc tính sai số khép hình trong lưới GPS được thực hiện trong các hìnhkhép kín theo công thức sau:

trong đó ∑ D là tổng chiều dài cạnh trong vòng khép

Dựa vào các hình khép kín sẽ tính được sai số khép hình theo các cạnh đã đo.Nếu các cạnh được xác định trong 1 ca đo thì sẽ tính được sai số khép cùng ca đo

i

n i

f  1 i

n i

f  

n i

f 

1

Nếu các cạnh khác ca đo thì sẽ tính được sai số khép khác ca đo Sai số khép cùng

ca đo thường nhỏ hơn sai số khép khác ca đo

Thông thường việc kiểm tra sai số khép hình trong lưới được thực hiện nhờchức năng sẵn có của phần mềm sử lý số liệu GNSS

Theo quy chuẩn kỹ thuật của nước ta, sai số khép tương đối cho lưới hạng II

và hạng III quốc gia phải thỏa mãn quy định sau:

Bảng 1.1 Sai số khép tương đối cho lưới hạng II và hạng IIITổng chiều dài vòng khép [D] Hạng II Hạng III

* Khái niệm chung

Sau khi kiểm tra kết quả giải cạnh lưới GPS, nếu thấy chất lượng các cạnhđạt yêu cầu và sai số khép lưới nằm trong hạn sai cho phép, có thể tiến hành bìnhsai lưới GPS Tất cả các mạng lưới GPS có trị đo thừa đều phải được bình sai trong

hệ tọa độ 3D Về bản chất, lưới GPS là lưới không gian 3D cho nên lưới GPS cầnđược bình sai trong hệ toạ độ 3D Trong hệ tọa độ này, mỗi điểm mới lập cần phảixác định ba ẩn số là tọa độ không gian của điểm đó

Có thể bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm(X,Y,Z) hoặc trong hệ tọa độ trắc địa (B,L,H) Trong trường hợp bình sai lưới trong

hệ tọa độ trắc địa (B,L,H), các trị đo sẽ là các gia số tọa độ trắc địa ( ΔX i, j , ΔY i, j,

ΔZ i , j ) Nếu có từ hai điểm gốc trở lên sẽ là lưới phụ thuộc, nếu số liệu gốc ít hơn ba

sẽ là lưới tự do có số khuyết

Đối với các mạng lưới GPS cạnh ngắn, có thể kết hợp đo thêm các trị đokhoảng cách bằng máy đo dài điện tử hay bằng máy toàn đạc điện tử hoặc đo thêmcác góc ngang trên các cạnh thông hướng, trong trường hợp này cần bình sai kếthợp lưới GPS với các trị đo mặt đất truyền thống.

Tương tự như các mạng lưới trắc địa khác, lưới GPS cũng được bình saitheo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, tức là thỏa mãn điều kiện:

Với mỗi cạnh đo giữa 2 điểm i, j tương ứng với 3 trị đo là ( ΔX i, j , ΔY i, j , ΔZ i , j )

và ma trận hiệp phương sai M XYZ sẽ lập được 3 phương trình số hiệu chỉnh như

trong đó: X i0,Y i0,Z i0, X0j ,Y0j ,Z0j là tọa độ gần đúng của các điểm i, j

dX ,dY ,dZ là các số hiệu chỉnh tọa độ.

Trong công thức (1.7) ta thay các số hạng tự do:

l X =( X0j −X i0)−ΔX i, j (1.8)

l Y =(Y0j −Y i0)− ΔY i , j

Trong đó M là các ma trận hiệp phương sai nhận được khi giải cạnh GPS, là

ma trận có kích thước 3x3 (không phải là ma trận đường chéo)

Công việc bình sai lưới được thực hiện theo nguyên lý số bình phương nhỏnhất, tức là V T PV =min

Ở đây áp dụng phương pháp bình sai các đại lượng tương quan (phụ thuộc),

vì ma trận P không phải là ma trận đường chéo Công việc bình sai được thực hiệnqua các bước:

- Lập hệ phương trình chuẩn

- Giải hệ phương trình chuẩn

- Tín tọa độ (X,Y,Z) sau bình sai

- Tính gia số tọa độ ( ΔX i, j , ΔY i, j , ΔZ i , j ) sau bình sai

- Đánh giá độ chính xác

Hiện nay, có nhiều phần mềm chuyên dụng để thực hiện được công tác bìnhsai lưới tuy nhiên chúng đều thực hiện những công đoạn chung như sau:

Bình sai lưới trong hệ tọa độ WGS-84 Kết quả của bước bình sai này đượctọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc tọa độ trắc địa (B,L,H) trong hệ WGS-84

Bình sai trong hệ tọa độ địa phương, kết quả của bước này là tọa độ (x,y,z)trong hệ tọa độ địa phương mà ta lựa chọn Trong bước này phải chọn Elipxoid vàkhai báo phép chiếu tương ứng với hệ tọa độ đã chọn

Bình sai kết hợp mô hình Geoid Kết quả của bước này là tọa độ phẳng (x,y)trong hệ tọa độ địa phương và độ cao h của các điểm

1.1.2.7 Tính chuyển kết quả đo GPS

Hệ thống tọa độ toàn cầu WGS-84 được sử dụng là hệ tọa độ quy chiếu củacông nghệ định vị GPS Vị trí điểm trong định vị tuyệt đối cũng như các vectơ cạnhđều được xác định trong hệ quy chiếu này

Người làm công đo đạc cần phải biết cách chuyển đổi các kết quả đo GPS về

hệ tọa độ thực dụng hoặc chuyển đổi từ hệ thực dụng về hệ tọa độ WGS-84

Ngoài ra, khi sử dụng kết quả đo GPS người làm công tác trắc địa cần phảibiết tính chuyển kết quả đo giữa các hệ tọa độ trong một hệ quy chiếu như tọa độ(X,Y,Z) và (B,L,H) hoặc chuyển về hệ tọa độ vuông góc phẳng theo phép một chiếunào đó

* Tính đổi tọa độ trong một hệ quy chiếu

Trong một hệ quy chiếu bao gồm hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm cótâm trùng với Elipxoid có kích thước xác định Trên Elipxoid này người ta xác lập

hệ tọa độ trắc địa (B,L,H) Bề mặt Elipxoid này lại được chia thành nhiều múi chiếu

và mỗi múi chiếu được chiếu lên mặt phẳng theo phép chiếu Gauss- Kruger hoặcUTM,…

* Hệ tọa độ vuông góc không gian và hệ tọa độ trắc địa

Các giá trị tọa độ vuông góc không gian thường ký hiệu là (X,Y,Z), trong đó

B là độ vĩ trắc địa, L là độ kinh trắc địa, H là độ cao trắc địa

Nếu cho trước tọa độ trắc địa (B,L,H) có thể tính được tọa độ (X,Y,Z) theocác công thức sau:

X=( N+H )cos Bcos L Y=(N+ H )cos BsinL Z= ( b2

ctgB (k )=D−e

2a.ctgB (K−1) (1−e2+ctg 2 B (k−1))−

1 2

Z nếu D¿Z

(1.15)Trong đó k là chỉ số lần tính lặp:

Độ cao trắc địa H được tính theo công thức:

H=D sec B−N=Zcos ecB−(1−e2)N N=a

Ngoài ta ta còn một số công thức khác có sử dụng để khởi tính đổi từ(X,Y,Z) sang (B,L,H)

1.1.2.8 Tính đổi giữa tọa độ trắc địa và tọa độ vuông góc phẳng

* Hệ tọa độ vuông góc không gian và hệ tọa độ trắc địa

Bài toán tính đổi từ hệ tọa độ trắc địa (B,L) về hệ tọa độ vuông góc phẳng(x,y)

Tọa độ điểm trên mặt elipxoid được chuyển về hệ tọa độ phẳng theo côngthức sau:

x=m0[ X0+N sinB.l22.cosB+N sin B.l244 cos3B.( 4.Ψ2+Ψ −t2)+

N.sin B.l7206 cos5B.{8.Ψ4.(11−24.t2)−28.Ψ3(1−6.t2)+Ψ2(1−32.t2)−

Ψ (2.t2)+t4}+N sinB.l403208 cos7B.(1385−3111.t2+543.t4−t6)]

(1.21)

trong đó X0 là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo đến độ vĩ B.

y=m0[N l.cos B+N l63.cos3B.(Ψ −t2)+N l1205 cos5B

* Bài toán tính đổi tọa độ vuông góc phẳng sang tọa độ trắc địa B, L côngthức tính tọa độ trắc địa B có dạng:

Giá trị B0 được tính theo công thức (1.25) có đơn vị là radian Khi tính toán

phải áp việc tính lặp vì giá trị B0nằm ở cả hai vế, cũng có thể áp dụng công thức

tính chiều dài cung kinh tuyến để tìm B0 theo phương pháp lặp, công thức có dạng:x

m0=c.[A0.B+( A2+ A4cos2B+ A6.cos4B+ A8.cos6B + ).cos B cosB] (1.26

)Sau khi tính được hiệu độ kinh theo công thức (1.24) tính tọa độ kinh theocông thức sau:

trong đó L0 là độ kinh của kinh tuyến trung ương múi chiếu.

* Tính chuyển tọa độ giữa các hệ quy chiếu

,0

Để tính chuyển tọa độ giữa hai hệ quy chiếu cần phải biết 7 tham số chuyểnđổi giữa hai hệ tọa độ vuông góc không gian gồm:

- 3 tham số lệch gốc tọa độ dX ,dY ,dZ .

Nếu cho tọa độ trắc địa (B1,L1,H1 ) của 1 điểm trong hệ 1, cần phải tính

chuyển sang tọa độ (B2,L2,H2 ) trong hệ 2, thực hiện các bước như sau:

1 Tính chuyển từ tọa độ trắc địa (B1,L1,H1 ) trong hệ 1 thành tọa độ vuông

góc không gian địa tâm trong hệ 1 là ( X1,Y1,Z1).

2 Sử dụng 7 tham số đã biết để chuyển toạ độ vuông góc không gian hệ 1sang tọa độ vuông góc không gian hệ 2 theo công thức sau:

phẳng (x,y) thuộc hệ 2, thực hiện việc tính chuyển sang (B,L,H) rồi sang (X,Y,Z).Tuy nhiên trong trường hợp này để có độ cao trắc địa H cần phải biết độ cao Geoid:

trong đó: h là độ cao thủy chuẩn

ζ là dị thường độ cao tính đến mặt kvazigeoid

N là dị thường độ cao tính đến mặt Geoid

h γ là độ cao chuẩn

Trong một số trường hợp khi không biết 7 tham số chuyển đổi thì phải xácđịnh 7 tham số đó Để xác định 7 tham số phải có ít nhất 3 điểm có tọa độ vuônggóc không gian hoặc tọa độ trắc địa trong cả hai hệ quy chiếu

1.1.2.9 Xác định 7 tham số chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ quy chiếu

Giả sử có n điểm (n ≥ 3) đồng thời có tọa độ vuông góc không gian địa tâm

cả hai hệ Giá trị tọa độ của điểm i trong hệ 1 là (Xi,Yi,Zi), trong hệ 2 là (Xi’,Y’

Dựa vào ma trận nghịch đảo của ma trận hệ số phương trình chuẩn, để đánhgiá độ chính xác 7 tham số.

1.2 Phần mềm xử lý số liệu lưới GNSS

1.2.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm xử lý Trimble Business Center 2.0

Trimble Business Center 2.0 (TBC) là phần mềm xử lý số liệu đo đạc mạnhnhất của hãng Trimble Phần mềm này có những công cụ cho phép xử lý, phân tích

và lập báo cáo từ một khối lượng số liệu rất lớn

Các đặc biệt của phần mềm:

- Xử lý cạnh đo GPS, GLONASS

- Xử lý số liệu đo tĩnh, tĩnh nhanh, đo động và đo động liên tục

- Hỗ trợ cho số liệu GPS thô thu được từ các máy của các hãng khác nhau

- Xử lý cả trị đo 1 tần số và 2 tần số

- Tạo các bảng báo cáo linh hoạt

- Tìm ra các sai số thô trong các trị đo

- Xuất ra các định dạng phù hợp với nhiều phần mềm như Autocad,MicroStation SE,

- Phần mềm Trimble Business Center 2.0 có khả năng nhận số liệu đo đạc từcác thiết bị đo đạc của Trimble gồm cả thiết bị TSC2 chạy phần mềm TrimbleSurvey Controller hoặc Survey Pro, các máy toàn đạc điện tử: S6, 5600, 3600, 3300

và máy thuỷ chuẩn số DiNi Hơn nữa, nó còn chấp nhận số liệu GPS thô từ các máythu của các nhà sản xuất khác Phần mềm TBC chạy trong hệ điều hành Windows

XP (32 bit, SP3, 64 bit, SP2), Windows Vista hoặc Windows 7

Máy tính để cài đặt phần mềm TBC cần có cấu hình như sau:

- RAM: Không ít hơn 2GB

- Dung lượng ổ cứng: Không ít hơn 5GB

- Cần có Microsoft NET Framework 3.5 trở lên

1.2.2 Cài đặt Trimble Business Center 2.0

Để cài đặt Trimble Business Center 2.0 trên máy tính, đưa đĩa CD-ROM cóphần mềm cài đặt vào ổ CD-ROM Phần mềm sẽ tự động được cài đặt Chươngtrình sẽ hướng dẫn trong suốt quá trình cài đặt Bộ cài đặt đầy đủ của TrimbleBusiness Center 2.0 cần khoảng 357MB dung lượng đĩa trống trên ổ đĩa cài đặt

Giao diện cài đặt phần mềm Trimble Business Center 2.0 có dạng:

Hình 1.7 Giao diện bắt đầu cài đặt phần mềmPhần cài đặt ở trên là phiên bản TBC 2.0, ta dùng phiên bản này để bình saikết quả vẫn chính xác Nếu TBC 2.0 có sự cố lỗi thoát khỏi trương trình đang sửdụng hoặc một vài lý do gì ta có thể nâng cấp lên các phiên bản mới.

Sau khi cài đặt xong phần mềm tiến hành chạy key của phần mềm, đểtrương trình sử dụng được chức năng bình sai lưới

1.2.3 Nhập mô hình Geoid

Mô hình Geoid sẽ được sử dụng để chuyển độ cao trắc địa H về độ cao thủychuẩn h khi xử lý lưới GPS Mô hình Geoid (có dạng tệp *.ggf), mô hình này vôcùng quan trọng đối với từng vùng, từng lãnh thổ trong công tác xử lý số liệu

Mở hộp thoại Coordinate System Manger, khi đó ta sẽ thấy xuất hiện mộthộp thoại hiện ra trên nền máy tính:

Hình 1.8 Nhập mô hình Geoid mới

1.2.4 Thiết lập hệ tọa độ địa phương

Hệ toa độ địa phương là hệ tọa độ riêng thường được sử dụng ở mỗi quốcgia, mỗi vùng và khu vực khác nhau, thậm chí mỗi công việc khác nhau Trongphần này sẽ trình bày cách thiết lập hệ tọa độ địa phương

Các bước thiết lập được tiến hành từ Tools/Coordinate System Manger từgiao diện chính của phần mềm Cửa sổ Coordinate System Manger xuất hiện vàhiện thị tất cả các hệ tọa độ có trong file Current theo hình 1.9

Hình 1.9 Cửa sổ Coordinate System MangerTrong cửa sổ Datum Transformation Properties nhập hệ tọa độ khu vực cần

tính toán vào, chọn Elipxoid phù hợp với khu vực đó.

Tiếp theo tiến hành khai báo các tham số tính chuyển từ hệ WGS-84 sang hệcần tính chuyển hoặc từ hệ cần tính chuyển sang hệ WGS-84 như hình 1.10

Hình 1.10 Thiết lập các tham số tính chuyển hệ tọa độ

1.2.5 Khai báo hệ tọa độ địa phương

Sau khi cài đặt xong các tham số tính chuyển tọa độ, chọn hộp thoạiCoordinate System Kích chuột phải vào vùng trống bên phải và chọn Add NewCoordinate Systems Group,… Khi đó xuất hiện hộp thoại

Hình 1.11 Đặt tên hệ tọa độ