Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS và Gis để xây dựng lưới khống chế và đo vẽ bản đồ địa chính xã Đạo Trù, huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc

Những năm gần, triển hoàn thiện với độ chính xác cao đã được ứng dụng rộng rãi trong đo đạc bản đồ, có thể xác định tọa độ của các điểm từ các điểm gốc mà không cần thông hướng, việc đo

đã giảng dạy, đóng góp ý kiến, tạo điều kiện cho tôi học tập và hoàn thành luận văn của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn Sở Tài n

i

LỜI CẢM ƠN ii

iii

v

vi

vii

1

1

2

2

2.2 2

2

2

3

Chương 1: 4

(GPS) 4

1.1.1 Sự hình thành của hệ thống GPS 4

1.1.2 Cấu trúc của hệ thống GPS 5

1.1.3 Các phương pháp đo GPS 12

1.1.4 Độ chính xác của một số máy thu GPS 18

1.1.5 Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian 19

(GIS) 21

1.2.1 Mục đích ứng dụng của GIS 23

1.2.2 Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý 24

1.2.3 Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý 24

1.2.4 Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS 25

1.2.5 Một số ứng dụng của GIS ở Việt Nam 25

27

27

27

33

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 37

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 37

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 37

2.2 Nội dung nghiên cứu 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 38

2.3.1 Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu 38

38

2.3.3 Phương pháp chuyên gia, chuyên khảo 38

, số liệu 38

2.3.5 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu 39

Chương 3: 40

40

ên 40

– 41

43

43

46

53

53

54

3.3.3 Kiểm tra, nghiệm thu các cấp 67

3.3.4 Đóng gói và nộp tài liệu 68

69

69

71

72

73

73

73

74

CNQSDĐ :

CSDL

DGPS : Đo GPS cải chính phân sai (DGPS- Differential GPS)

ĐGHC

GPS : Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)

GIS (Geographyic Information Systems) PDOP : Độ suy giảm độ chính xác vị trí điểm (Posittion Dilution of Precision) PPK : Đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic)

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các phương pháp đo GPS 17

Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy thu GPS có khả năng đo động 18

44

45

Bảng 3.3 Trị đo gia số tọa độ và các chỉ tiêu sai số hệ tọa độ vuông góc không gian, ellipsoid quy chiếu WGS84 49

Bảng 3.4 Sai số khép tam giác GPS hệ tọa độ vuông góc không gian, ellipsoid WGS84 49

Bảng 3.5 Trị bình sai, số hiệu chỉnh, sai số do gia số tọa độ không gian, hệ tọa độ vuông góc không gian, ellipsoid WGS84 50

Bảng 3.6 Thành quả tọa độ vuông góc không gian sau bình sai hệ tọa độ vuông không gian VN 2000, ellipsoid WGS84 50

Bảng 3.7 Thành quả tọa độ trắc địa sai bình sai hệ tọa độ trắc địa VN 2000, ellipsoid WGS84 51

Bảng 3.8 Thành quả tọa độ phẳng sau bình sai, hệ tọa độ phẳng VN 2000, ellipsoid WGS84, kinh tuyến trục 1050 00', múi chiếu 30 (k=0.9999) 51

Bảng 3.9 Thành quả chiều dài cạnh, phương vị sau bình sai hệ tọa độ phẳng VN 2000, ellipsoid WGS84 52

Bảng 3.10 Bảng số liệu đo chi tiết bằng kỹ thuật GPS 53

58

66

67

68

70

71

HÌNH

1.1 Cấu trúc của hệ thống GPS 6

Hình 1.2 Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS 6

Hình 1.3 Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất 7

Hình 1.4 Cấu trúc tín hiệu GPS 9

Hình 1.5 Mạng lưới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005 10

Hình 1.6 Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble 12

35

40

46

3.3 Bản đồ nền , tỉnh Vĩnh Phúc 55

56

57

59

60

61

61

62

63

64

.txt 65

1

Đất đai là tài nguyên vô cùng quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi Quốc gia Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng đất của quốc gia đó Việc gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa nhanh làm cho quỹ đất quốc gia bị biến động Vậy làm thế nào để quản lý đất đai hiệu quả và chặt chẽ nhất nhằm bảo vệ quyền sở hữu nhà nước đối với đất đai? Đây là câu hỏi đặt ra cho các cấp chính quyền mà trực tiếp là các nhà quản lý đất đai

Trong những năm trước đây, công tác quản lý đất đai của nước ta chưa được coi trọng, gần như bị lãng quên, gây ra nhiều tiêu cực xã hội ảnh hưởng lớn đến đời sống nhân dân Mặt khác, trong cơ chế thị trường ngày nay, sự tồn tại khách quan của nhiều thành phần kinh tế kéo theo sự đa dạng của các mối quan hệ trong quản lý

Hiện nay, công tác xây d bản đồ địa chính, bản đồ địa hình tỷ lệ lớn chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp toàn đạc điện tử Đây

là phương pháp có độ chính xác tốt, cho phép đo vẽ ở mức độ chi tiết cao nhất, tuy nhiên có yếu điểm là phải dựa trên mạng lưới đo vẽ dày đặc và phải đảm bảo thông hướng giữa các trạm đo dẫn đến năng suất lao động chưa cao

,

Những năm gần,

triển hoàn thiện với độ chính xác cao đã được ứng dụng rộng rãi trong đo đạc bản đồ, có thể xác định tọa độ của các điểm từ các điểm gốc mà không cần thông hướng, việc đo đạc nhanh, đạt độ chính xác cao, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, kết quả đo đạc có thể tính trong hệ tọa độ toàn cầu hoặc hệ tọa độ địa phương và được ghi dưới dạng file số nên dễ dàng nhập vào các phần mềm đo vẽ bản đồ hoặc các hệ thống cơ sở dữ liệu

Chương 1 TỔNG QUA

1.1 (GPS)

1.1.1 Sự hình thành của hệ thống GPS

Từ những năm 60 của thế kỷ XX, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo Hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên lý Doppler Hệ thống TRANSIT được sử dụng trong thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau đó TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất của hệ TRANSIT [1]

Tiếp sau thành công bước đầu của hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging – Global Positioning System) gọi tắt là GPS Hệ thống này bao gồm

24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh Trái đất theo những quỹ đạo xác định Độ chính xác định vị bằng hệ thống này được nâng cao một cách đáng kể so với TRANSIT và nhược điểm về thời gian quan trắc đã được khắc phục

Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng

vệ tinh GPS khối I Từ năm 1978 dến 1985 có 11 vệ tinh khối I đã được phóng lên quỹ đạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc khối I đã hết hạn sử dụng Việc phóng

vệ tinh thế hệ thứ II (khối II) bắt đầu vào năm 1989 Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh

đã được triển khai trên 6 quĩ đạo nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ 12 giờ 58 phút, ở độ cao xấp xỉ 12,600 dặm (20,200 km) Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (khối IIR, IIR-M và II-F) được thiết kế thay cho những vệ tinh khối

II, cho đến nay đã có 32 vệ tinh của hệ thống GPS hoạt động trên quỹ đạo [22]

Gần như đồng thời với hệ thống GPS của Mỹ, Nga cũng phát triển một hệ thống tương tự với tên gọi GLONASS (nhưng không thương mại hóa rộng rãi) Hiện nay Liên minh Châu Âu đang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên GALILEO, hiện đã có một số vệ tinh đã được đưa lên quỹ đạo và hệ thống dự kiến được đưa vào sử dụng năm 2014 Trung Quốc thì phát triển hệ thống định vị toàn cầu của mình mang tên BEIDOU (Bắc Đẩu) bao gồm 35 vệ tinh Ngoài ra còn một số hệ thống định vị vệ tinh khác được sử dụng ở một số nơi trên thế giới

Những ứng dụng sớm nhất của công nghệ GPS trong trắc địa là đo đạc các mạng lưới trắc địa mặt bằng, năm 1983 người ta đã xây dựng mạng lưới trắc địa ở Elfel (CHLB Đức), tiếp theo đó nhiều mạng lưới khác cũng được xây dựng ở Montgomery County, Pennsylvania (Mỹ), Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1991-1992, chúng ta cũng đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng một số mạng lưới tọa độ nhà nước hạng II ở những vùng khó khăn chưa có lưới khống chế (Minh Hải, Tây Nguyên, ) Sử dụng GPS để xây dựng lưới trắc địa biển, kết nối đất liền với các hải đảo trong một hệ thống tọa độ chung Trong những năm 1995-1997, chúng ta đã xây dựng mạng lưới GPS cấp “0” Trên cơ sở đó thành lập hệ quy chiếu Quốc gia mới (VN-2000) cũng như việc lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30000 điểm)

Hiện nay, hệ thống GPS vẫn đang phát triển và ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết bị đo) và phần mềm (chương trình xử l ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày càng đơn giản, hiệu quả [22]

1.1.2 Cấu trúc của hệ thống GPS

GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, song theo sự phân bố không gian người ta chia hệ thống GPS thành 3 phần (còn gọi là đoạn – segment):

- Đoạn không gian (Space Segment)

- Đoạn điều khiển (Control Segment)

- Đoạn sử dụng (User Segment)

1.1 Cấu trúc của hệ thống GPS

1.1.2.1 Đoạn không gian

Đoạn không gian gồm tối thiểu 24 vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55o

so với mặt phẳng xích đạo của Trái đất Quỹ đạo của vệ tinh gần như hình tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20200 km so với mặt đất, bán kính quỹ đạo 26,600 km Vệ tinh GPS chuyển động trên quỹ đạo với chu kỳ là

718 phút, mỗi một quỹ đạo có ít nhất 4 vệ tinh Do đó, ở bất kỳ thời gian nào và ở bất kỳ vị trí quan trắc nào trên trái đất trong điều kiện địa hình thông thoáng cũng

có thể quan trắc được ít nhất 4 vệ tinh GPS - điều kiện tối thiểu để có thể định vị được trong không gian 3 chiều [1]

Hình 1.2 Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS

Hình 1.3 Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất

Một thành phần quan trọng của đoạn không gian là tín hiệu phát từ vệ tinh đến các máy thu Việc phát và thu tín hiệu vệ tinh là cơ sở để đo đạc với hệ thống GPS Tín hiệu phát ra từ vệ tinh bao gồm 3 thành phần cơ bản sau:

- 2 sóng tải (hay sóng mang - carrier wave) trong dải tần số L (L band) là L1 và L2

- Mã giả ngẫu nhiên sử dụng để đo khoảng cách, bao gồm C/A-code và P-code (hay Y-code)

- Thông báo định vị (navigation message)

Mỗi vệ tinh GPS có 1 đồng hồ nguyên tử rất chính xác Các đồng hồ này xung nhịp với tần số f0 10.23MHz là tần số cơ bản để tạo ra tín hiệu phát đi từ vệ tinh Các sóng tải có nhiệm vụ chuyển tải mã đo khoảng cách và các thông báo định

vị Vệ tinh GPS phát ra sóng tải ở 2 tần số ký hiệu là L1 và L2, các tần số này được tính từ tần số cơ bản như sau:

Mhz42.1575

f L

Mhz60.1227

1

1

L L

f

c

cm242

2

L

L

f c

Các mã giả ngẫu nhiên được sử dụng để đo khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu Các mã này được gọi là giả ngẫu nhiên vì chúng có tính chất gần giống như một mã ngẫu nhiên, nhưng trong thực tế được phát sinh ra theo một thuật toán phức tạp mà ta có thể biểu diễn một cách đơn giản dưới dạng hàm số G = G(PRN) với PRN là số nguyên có giá trị từ 1 đến 36 Với mỗi một giá trị của PRN sẽ có một mã giả ngẫu nhiên Mỗi vệ tinh GPS được gán một giá trị PRN riêng và do đó nó có mã giả ngẫu nhiên riêng [1] Có 2 loại mã giả ngẫu nhiên là:

- C/A-code (viết tắt của từ "clear/access code" hay "coarse/acquisition code"), được phát đi ở tần số 1,023MHz và có chu kỳ lặp lại là 1ms (cứ 1ms thì mã C/A-code lại lặp lại) Chỉ có sóng tải L1 là được điều biến bởi C/A-code, tức là mã này chỉ có trong sóng L1

- P-code (viết tắt của từ "private code" hay "precise code"), được phát đi ở tần

số 10,23MHz và có chu kỳ lặp lại là 266,4 ngày Số 266,4 ngày này được chia thành các khoảng 7 ngày (1 tuần) và mỗi khoảng được gán với 1 vệ tinh Như vậy, P-code của mỗi vệ tinh sẽ lặp lại sau 1 tuần P-code được truyền bởi cả 2 sóng tải là L1 và L2 Khi chế độ A/S (Anti Spoofing) được bật thì P-code được mã hóa thành Y-code

và người dùng dân sự không sử dụng được

- Các thông báo định vị (Navigation message) chứa các thông tin dự báo về: + Lịch vệ tinh

+ Các hệ số của mô hình dùng để hiệu chỉnh sai lệch đồng hồ của vệ tinh + Trạng thái (hay sức khỏe) của vệ tinh (đang hoạt động, ngừng hoạt động, sửa chữa,…)

+ Các thông số của mô hình mô tả ảnh hưởng của tầng điện ly

Các thông tin dự báo trên được các trạm điều khiển cung cấp lên vệ tinh rồi truyền xuống các máy thu của người sử dụng trong các thông báo định vị Các thông báo định vị được phát đi từng bit một (0 hay 1) cứ sau 20 chu kỳ lặp lại của

mã C/A-code Toàn bộ một thông báo định vị dài 1500 bit và để truyền tải một thông báo như vậy cần 30s [5]

Hình 1.4 Cấu trúc tín hiệu GPS

1.1.2.2 Đoạn điều khiển

Đoạn này gồm 5 trạm quan sát trên mặt đất, trong đó có một trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs (Mỹ) và 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Đông Thái Bình Dương) Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh Trái đất

Các trạm điều khiển theo dõi liên tục tất cả các vệ tinh có thể quan sát được Các số liệu quan sát được ở các trạm này được chuyển về trạm điều khiển trung tâm (MCS – master control station) Tại đây việc tính toán số liệu chung được thực hiện

và cuối cùng các thông tin cập nhật được chuyển lên các vệ tinh, để sau đó từ vệ tinh chuyển đến các máy thu của người sử dụng

Như vậy, vai trò của đoạn điều khiển rất quan trọng vì nó không chỉ theo dõi các vệ tinh mà còn liên tục cập nhật để chính xác hoá các thông tin, bảo đảm độ chính xác cho công tác định vị bằng hệ thống GPS

Hình 1.5 Mạng lưới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005

Trạm điều k iển cũ

Trạm điều k iển mới

Từ tháng 8 năm 2005, 6 trạm điều khiển của cơ quan tình báo địa không gian Mỹ (NGA: National Geospatial-Intelligence Agency) đã được thêm vào phần điều khiển của GPS, nâng tổng số trạm điều khiển lên thành 11 (hình 1.5) Với số lượng trạm điều khiển như vậy, mỗi vệ tinh luôn luôn có thể nhìn được thấy ít nhất

từ 2 trạm điều khiển và kết quả xác định vị trí của vệ tinh sẽ được chính xác hơn Trong thời gian tới, sẽ có thêm 5 trạm điều khiển nữa của NGA được bổ sung và khi đó mỗi vệ tinh luôn luôn có thể nhìn được tối thiểu 3 trạm điều khiển [5]

1.1.2.3 Đoạn sử dụng

Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác, sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng,

kể cả ở trên không, trên biển và trên đất liền

Đoạn sử dụng bao gồm các thành phần sau:

- Phần cứng: thu tín hiệu và thực hiện đo đạc

- Phần mềm: các thuật toán định vị, giao diện người sử dụng, …

- Các thao tác, thủ tục

Các thiết bị của phần sử dụng rất đa dạng bởi chúng phục vụ cho rất nhiều ứng dụng khác nhau của GPS Các thiết bị này thường được phân loại theo loại trị đo mà chúng có thể thực hiện được, đó là:

+ Các máy thu GPS để định vị trong các mục đích dân sự, chúng sử dụng phương pháp đo mã C/A-code ở tần số L1

+ Các máy thu GPS để định vị trong các mục đích quân sự, chúng sử dụng phương pháp đo mã C/A-code và P-code ở cả 2 tần số L1 và L2

+ Các máy đo pha một tần số (L1)

+ Các máy đo pha 2 tần số L1 và L2

Trong số 4 loại máy trên thì 2 loại sau được sử dụng trong đo đạc địa chính vì chúng cho độ chính xác rất cao, tới vài mi-li-mét [5]

Hình 1.6 Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble

1.1.3 Các phương pháp đo GPS

1.1.3.1 Đo GPS tuyệt đối

Là phương pháp xác định tọa độ của các điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh

trong hệ tọa độ toàn cầu WGS-84 Phương pháp định vị này là việc tính tọa độ của các điểm nhờ việc giải bài toán giao hội cạnh trong không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo được từ các vệ tinh đến máy thu và tọa độ của các vệ tinh tại thời điểm đo Do nhiều nguồn sai số nên độ chính xác định vị thấp (sai số khoảng 5-15m), không dùng được cho việc đo đạc chính xác, dùng chủ yếu cho việc dẫn đường và mục đích đo đạc có độ chính xác không cao Phương pháp này chỉ sử

dụng 1 máy thu tín hiệu vệ tinh [22]

1.1.3.2 Đo GPS tương đối

Thực chất của phương pháp đo này là xác định hiệu tọa độ không gian của 2 điểm đo đồng thời đặt trên 2 đầu của cạnh đáy (Baseline) cần đo Loại trị đo được

sử dụng là pha của sóng tải Độ chính xác của phương pháp rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nên được sử dụng trong đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa

và thành lập bản đồ tỷ lệ lớn Do bản chất của phương pháp nên cần tối thiểu 2 máy thu vệ tinh trong 1 thời điểm đo Tùy thuộc vào quan hệ của các trạm đo trong thời gian đo mà người ta chia thành 4 dạng đo tương đối, đó là: đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast- Static), đo động (Kinematic) và đo giả động (Pseudo Kinematic) Tùy từng mạng lưới mà sử dụng phương pháp đo thích hợp [22]

a Phương pháp đo GPS tĩnh (Static)

Đây là phương pháp chính xác nhất vì nó sử dụng cả hai trị đo code và phase sóng mang (carrier phase) Hai hoặc nhiều máy thu đặt cố định thu dữ liệu GPS tại các đ độ trong khoảng thời gian thông thường từ 1 giờ trở lên

Thời gian đo kéo đài để đạt được sự thay đổi đồ hình vệ tinh: Cung cấp trị đo dư (nhiều hơn 4 vệ tinh) và giảm bớt nhiều sai số khác nhằm mục đích đạt độ chính xác cao nhất

Dữ liệu đo tĩnh xử lý sau và cho kết quả định vị tốt hơn qua việc chỉnh mô hình được sử dụng

Đo GPS tĩnh tương đối đạt độ chính xác cỡ 1cm dùng cho các ứng dụng có độ chính xác cao nhất, như thành lập lưới khống chế trắc địa ( 1cm + 1ppm) [22]

b Phương pháp đo GPS tĩnh nhanh (Fast Static)

Phương pháp đo tĩnh nhanh tương tự như phương pháp đo tĩnh, nhưng thời gian đo ngắn hơn (khoảng 5 đến 10 phút) Thời gian đo được giảm đáng kể so với

đo tĩnh là do giải nhanh được số nguyên chu kỳ

Thời gian đo được giảm xuống nhờ vào việc sử dụng C/A-code (và / hay code) và kỹ thuật Wide-laning để ước tính khoảng cách gần đúng và giảm thiểu miền tìm kiếm số nguyên chu kỳ Cùng với đó, phần mềm xử lý số liệu cũng sử

P-dụng những thuật toán nâng cao để giảm thiểu yêu cầu đối với khoảng thời gian thu tín hiệu

Trước đây, chỉ có máy thu 2 tần số mới có thể đo tĩnh nhanh Gần đây, nhiều máy thu 1 tần số (ví dụ như Trimble 4600LS, R3) đã bắt đầu có khả năng sử dụng

kỹ thuật này Tuy nhiên, việc sử dụng máy thu 2 tần số vẫn có ưu thế bởi thời gian

đo ngắn hơn và độ chính xác cao hơn Kỹ thuật đo tĩnh nhanh thích hợp cho các cạnh đáy ngắn (<15-20 km)

c Phương pháp đo GPS động (Kinematic)

Phương pháp này cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng 5 đến 15 giây tùy thuộc vào tần suất ghi tín hiệu Theo phương pháp này, cần có ít nhất hai máy thu Để xác định số nguyên chu kỳ của tín hiệu vệ tinh cần phải có một cạnh đáy đã biết, tức là nối với 2 điểm đã biết tọa độ Sau khi đã xác định được số nguyên chu kỳ thì nó được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt ca đo Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại điểm

đo chỉ khoảng vài chục giây, không phải là một tiếng đồng hồ như trong phương pháp đo tĩnh [8]

Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo Máy này được gọi là máy cố định (base station) Ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho nó thu tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong 20-60 giây Việc làm này gọi là khởi đo (initialization) Tiếp đó cho máy di động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm dừng lại để thu tín hiệu trong một vài phút và cuối cùng quay trở về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này

Yêu cầu nhất thiết của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt ca

đo Vì vậy, tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng

tín hiệu thu bị gián đoạn (gọi là trượt chu kỳ - cycle slip) Nếu xảy ra trường hợp này thì phải tiến hành khởi đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo Cạnh đáy có thể dài từ 2 m đến 5 km và

có độ chính xác cỡ xăng-ti-mét là đủ Trong phương pháp đo động, có thể dùng các

kỹ thuật đo khác nhau như: đo liên tục (continuous), hoặc “dừng và đi” (Stop and Go) hoặc đo kiểu đánh dấu sự kiện (Events Markers), Trong đó kỹ thuật đo

“dừng và đi” (Stop and Go) được dùng nhiều trong đo chi tiết để thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, đo vẽ mặt cắt địa hình, đo bao các khu vực để kiểm kê diện tích đất sử dụng

d Phương pháp đo giả động

Phương pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nhưng độ chính xác định vị không cao bằng phương pháp đo động Trong phương pháp này không cần làm thủ tục khởi đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết Máy cố định cũng phải tiến hành thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo, còn máy di động được chuyển đến từng điểm đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong 5-10 phút Sau khi đo hết lượt, máy đo động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên) và đo lặp lại tại tất cả các điểm theo đúng trình tự trước đó, nhưng phải bảo đảm sao cho khoảng thời gian giãn cách giữa hai lần đo tại mỗi điểm không ít hơn một tiếng đồng hồ Chính trong khoảng thời gian này, đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định số nguyên đa trị, còn hai lần đo, mỗi lần kéo dài 5-10 phút và giãn cách nhau một tiếng đồng hồ có tác dụng tương đương như phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng Yêu cầu nhất thiết trong phương pháp này là phải có được ít nhất 4 vệ tinh chung cho cả hai lần đo tại mỗi điểm quan sát [8]

Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo mà chỉ cần thu trong vòng 5-10 phút tại mỗi điểm đo, nghĩa là có thể tắt máy trong lúc di chuyển từ điểm nọ sang điểm kia Điều này cho phép áp dụng phương pháp cả ở khu vực có nhiều vật che khuất Về mặt thiết kế, tổ

chức đo thì chỉ nên bố trí khu vực đo tương đối nhỏ với số lượng điểm vừa phải để

có thể kịp đo lặp tại mỗi điểm sau một tiếng đồng hồ và bảo đảm số lượng vệ tinh chung cho cả hai lần đo phải có được ít nhất 4 vệ tinh

e Đo GPS cải chính phân sai (DGPS- Differential GPS)

Là phương pháp đo GPS sử dụng trị đo code có độ chính xác 0,5 m Nội dung của phương pháp đo là dùng 2 trạm đo trong

độ biết trước và 1 trạm đo tại các đi độ (trạm

độ thực tại trạm gốc để hiệu chỉnh vào kết quả đo tại các trạm động

Yêu cầu quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh và trạm di động phải thu số liệu đồng thời và trạm di động phải ghi được số liệu của cùng số vệ tinh mà trạm tĩnh cũng ghi được Trạm tĩnh phải đặt ở đ độ độ trạm tĩnh phải nhập qua bàn phím 1, vào phần mềm xử lý độ trạm tĩnh không chính xác, kết quả tính cải chính phân sai sẽ mắc sai số cùng độ lớn và phương vị của sai số trạm tĩnh Có hai phương pháp cải chính phân sai :

- Cải chính theo trị đo pseudorange - Measurement Correction: Phần mềm Pfinder đọc file rover và lọc ra nhóm vệ tinh mà máy rover dùng để vị Sử dụng số liệu trị đo code pseudorange trong file base tới từng vệ tinh trong nhóm vệ tinh đó, phần mềm xác định sai số pseudorange của từng vệ tinh so với khoảng cách thực của nó Các sai số này được dùng để cải chính số liệu định vị trong file rover

- Cải chính theo vị trí - Position Correction Phần mềm Pfinder đọc file rover

và lọc ra nhóm vệ tinh mà máy rover dùng để định vị Nếu file số liệu trạm base cũng tính định vị đồng thời từ nhóm vệ tinh đó thì nó sẽ xác định được sai số về độ

vĩ, độ kinh, và độ cao giữa t độ được của trạm base và độ thực của nó Các sai

số đó được phần mềm cải chính tương ứng vào độ của trạm rover Phụ thuộc vào thời điểm cải chính mà người ta chia thành các phương pháp đo cải chính phân

sai sau

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp các phương pháp đo GPS

Kiểu đo

Số vệ tinh tối thiểu

Thời gian đo tối thiểu

Các thủ tục đo như phương pháp đo tĩnh

Đo động

xử lý sau

(GPS-PPK)

4 2 trị đo 1cm+1ppm

- Khoảng cách tối đa 50km,

- Cần khởi đo trên cạnh đáy

đã biết hoặc bằng đo tĩnh nhanh trên cạnh chưa biết

- Không cần thu liên tục vệ tinh, cần Radio truyền sóng

Các giá trị ghi trong bảng dựa trên kết quả thu được với thiết bị đo của hãng Trimble

1.1.4 Độ chính xác của một số máy thu GPS

Ngoài chức năng là máy thu vệ tinh có anten trong, bộ nhớ trong, máy thu loại này còn có các cổng kết nối với thiết bị ngoại vi như thiết bị điều khiển, sổ điện tử PDA, acquy, radio trạm phát, trạm thu, anten, thanh khởi động, chân máy trạm tĩnh, giá máy trạm động Hiện nay, trên thị trường có khá nhiều các loại máy thu phù hợp cho phương pháp đo GPS động như trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy thu GPS

có khả năng đo động Loại

máy

Hãng, nước chế tạo sử dụng Tần số Phương pháp đo Độ chính xác

Đo động

5 mm + 0,5 ppm

10 mm + 1 ppm 4600LS Trimble L1 Tĩnh, tĩnh nhanh

2104

Geotronics Thuỵ Điển L1

Tĩnh, tĩnh nhanh

Đo động

5 mm + 1-2 ppm

10 mm + 2 ppm SR-510 Leica AG

Thuỵ Sỹ L1

Tĩnh, tĩnh nhanh

Đo động

5-10mm + 2ppm 10-20mm+2ppm NR-101 Desault-

Đo động

5 mm + 0,5 ppm

10 mm + 1 ppm R7 Trimble L1, L2 Tĩnh, tĩnh nhanh

Đo động

5 mm + 0,5 ppm

10 mm + 1 ppm R6 Trimble L1, L2 Tĩnh, tĩnh nhanh

Đo động

0,25 mm + 0,5 ppm

10 mm + 1 ppm X91GNSS HUACE

1.1.5 Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian

- Trong nghiên cứu địa động lực: Đo các tham số chuyển dịch có tính toàn cầu

và đo lưới khống chế trắc địa liên lục địa, thiết lập các trạm quan trắc dịch chuyển lục địa, quan trắc trạng thái vận động khối lục địa, thu nhận các thông số thông tin địa chấn

- Trong trắc địa ảnh: dụng công nghệ GPS vào công tác đo nối khống chế ảnh, dẫn đường bay trong công tác bay chụp ảnh, xác định độ tâm ảnh trong quá trình bay chụp đang được áp dụng có hiệu quả trong công tác tăng dày khống chế ảnh

- Trong trắc địa biển: Đo các điểm khống chế trắc địa được đặt dưới đáy biển,

đo nối độ tàu thuyền với các cơ sở trắc địa trên đất liền, đo vẽ địa hình đáy biển

- Trong công tác thành lập bản đồ: Công nghệ GPS cũng được ứng dụng rộng rãi trong công tác đo vẽ chi tiết như thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế

đo vẽ và đo vẽ chi tiết địa hình

- Trong trắc địa công trình: Tiến hành thiết kế, thi công, nghiệm thu và theo dõi các công trình kiến trúc sử dụng công nghệ định vị toàn cầu Các cuộc quan trắc thí nghiệm ở Châu Âu, vùng Viễn Đông, Châu Úc, vùng Nam Mỹ và toàn bộ khu vực Bắc Mỹ đã chứng tỏ rằng kỹ thuật định vị GPS trong trắc địa công trình có khả năng ứng dụng rất lớn [8]

1.1.5.2 Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam

Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh đã được ứng dụng từ những năm đầu thập kỷ 90 Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu, sau một thời gian ngắn đã lập xong lưới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có lưới khống chế như Tây Nguyên, thượng nguồn Sông Bé, Cà Mau

Những năm sau đó công nghệ GPS đã đóng vai trò quyết định trong việc đo lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu quốc gia mới cũng như việc lập lưới khống chế các cấp hạng trên lãnh thổ phục vụ ngành Trắc địa bản đồ và nhiều lưới khống chế cho các công trình dân dụng khác, cụ thể như sau:

- Lưới cấp “0” 71 điểm phủ trùm lãnh thổ

- Lưới khống chế biển: 32 điểm

- Lưới Hạng I, II 1665 điểm phủ trùm lãnh thổ

- Lưới Địa chính cơ sở: Hạng III phủ trùm lãnh thổ: 12568 điểm

- Lưới GPS - thuỷ chuẩn lập mô hình Geoid: 1009 điểm

- Hàng chục nghìn điểm độ hạng IV phục vụ cho đo đạc khảo sát công trình giao thông, thuỷ lợi, xây dụng, quy hoạch,

Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong công tác đo lưới khống chế Hiện nay, hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện

về phần cứng (thiết bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), được ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hư

Có thể nói công nghệ GPS hiện nay ở Việt Nam phát triển vô cùng mạnh mẽ, từ chỗ chỉ có một vài đơn vị lớn của nhà nước được trang bị công nghệ GPS ban đầu ở những năm 1990, cho đến nay hầu hết các đơn vị đo đạc khảo sát các ngành, các tỉnh ở Việt Nam đã được trang bị, ứng dụng công nghệ GPS Số lượng máy thu GPS cho mục đích đo đạc độ chính xác cao ở Việt Nam tính đến nay đã đến con số hàng nghìn máy Ngoài ngành đo đạc, khảo sát, công nghệ GPS đã mang lại ứng dụng vô cùng đa dạng cho xã hội như dẫn đường, định vị trên biển, du lịch, giao thông thuỷ bộ, hàng hải, Điều đó chứng tỏ công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn cho ngành đo đạc địa hình, địa chính nói riêng và cho toàn xã hội nói chung

Việc sử dụng công nghệ GPS được phát triển còn được thể hiện trên lĩnh vực quản lý Đồng thời với việc áp dụng công nghệ trong sản xuất, các văn bản pháp quy về công nghệ GPS đảm bảo cho việc áp dụng công nghệ một cách có sự tổ chức, quản lý chặt của cơ quan quản lý cấp nhà nước Quy chuẩn QCVN 04/

2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2008, quy phạm của ngành xây dựng

ra đời điều chỉnh các hoạt động ứng dụng công nghệ GPS trên toàn quốc đã thể hiện

sự phát triển mức độ cao của công nghệ GPS ở Việt Nam Xét về góc độ độ chính xác đạt được, phạm vi ứng dụng, hiệu quả ứng dụng, đội ngũ cán bộ sử dụng, có thể nói công nghệ GPS ở Việt Nam đã ngang tầm với các nước trong khu vực [23]

được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn Công nghệ thông tin trở thành quan trọng và hầu hết các hệ thống đều được tiến hành trên cơ sở máy tính

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác khiến GIS có ứng dụng rộng trong các lĩnh vực khác nhau [1]

GIS thu thập các thông tin về phân bố không gian và các thuộc tính quan trọng của bề mặt quả đất là một hoạt động quan trọng đối với một xã hội có tổ chức và phát triển cao Bản đồ từ lâu đã được sử dụng để thể hiện thông tin địa lý Trong thế

kỷ 20, do sự tăng trưởng nhanh chóng của khoa học và kỹ thuật, điều này đã làm nảy sinh yêu cầu về số lượng và độ chính xác của các số liệu địa lý trong một bản

đồ ngày càng cao Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chụp ảnh hàng không và ảnh viễn thám đã cho phép chúng ta có thể thu thập được các số liệu địa lý phục vụ cho nhiều lĩnh vực, tiện lợi trong phân tích và xử lý, đặc biệt trong các hệ thống thông tin địa lý (GIS) [14]

Sự phát triển rộng rãi và mạnh mẽ của kỹ thuật vi tính cả về phần cứng lẫn phần mềm đã tạo điều kiện cho việc thể hiện các số liệu địa lý ở dạng bản đồ phát triển nhanh chóng Do nhu cầu cần thiết về sự lưu trữ, phân tích và thể hiện các số liệu địa lý cho các vùng rộng lớn và phức tạp đã dẫn đến sự cần thiết phải sử dụng máy vi tính để cất giữ và tạo ra các hệ thống thông tin tỉ mỉ, chi tiết

Hiệu quả sử dụng của khối lượng thông tin không gian rộng lớn phụ thuộc chủ yếu vào khả năng chuyển đổi các thông tin này thành dạng có thể sử dụng được của các hệ thống hiện có GIS đang trở thành dụng cụ có ý nghĩa quan trọng trong việc phân tích và chuyển đổi hình học các kiến thức về quả đất

Burrough (1986) đã định nghĩa: “GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các số liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để phục vụ cho các mục đích cụ thể.”

Hoặc Aronoff (1989) đã định nghĩa: “GIS như là một hệ thống máy tính cơ bản tạo cho ta 4 khả năng: 1 - Dữ liệu vào, 2 - Quản lý dữ liệu (lưu trữ và tìm kiếm),

3 - Phân tích dữ liệu, 4 - Sản phẩm dữ liệu

GIS có thể giúp chúng ta xây dựng được những quyết định đúng đắn để quản

lý và cải tạo nguồn tài nguyên thiên nhiên có hiệu quả nhất

Hiện nay trên thị trường Việt Nam xuất hiện rất nhiều các phần mềm của GIS

và được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, môi trường, quản lý đất đai như ARC/INFO, MAPINFO, MICROSTATION,

ARCVIEW, GIS OFFICE, Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng

phần mềm Mapinfor và Microstation xử lý số liệu không gian

1.2.1 Mục đích ứng dụng của GIS

Mục đích ứng dụng của GIS là để giải quyết các bài toán dựa trên dữ liệu không gian Ứng dụng của GIS có hiệu quả trong nhiều hoạt động với dữ liệu không gian bao gồm sáu nhóm chức năng chính như sau:

- Tổ chức dữ liệu: Khi thu thập một khối lượng lớn dữ liệu cho một mục đích phải biết cách tổ chức dữ liệu rất quan trọng Dữ liệu có thể sắp xếp theo nhiều cách khác nhau và ít khi tổ chức theo kế hoạch để phù hợp cho các ứng dụng sắp tới Lược đồ để tổ chức dữ liệu được gọi là mô hình dữ liệu Đặc thù chính để tổ chức gọi là một cơ sở dữ liệu GIS - tọa độ không gian Bên cạnh đó cơ sở dữ liệu GIS cũng được tổ chức theo các thuộc tính phi không gian Các mô hình dữ liệu phải được tổ chức cho cả dữ liệu không gian và phi không gian Hiệu quả và cách tổ chức dữ liệu ảnh hưởng tới tất cả năm nhóm chức năng khác, do vậy đây là khâu quan trọng nhất

- Hiển thị dữ liệu: GIS sử dụng công cụ đồ họa máy tính để hiển thị dữ liệu của bản đồ Khả năng đồ họa của máy tính rất to lớn để giúp GIS hiển thị Hiển thị mang lại hiệu quả trong GIS với màu sắc, ký hiệu, các phương pháp đặc biệt như phóng to, thu nhỏ, thay đổi hình thể hiển thị, sử dụng các phương pháp phối cảnh, hướng nhìn, mặt cắt và nhiều cách thể hiện khác giúp cho người sử dụng có thể nghiên cứu và giải quyết vấn đề một cách trực quan, thuận lợi và có hiệu quả

- Hỏi đáp không gian: Là bổ sung khả năng hiển thị dữ liệu Nó cho phép người sử dụng tìm tình huống của mỗi trường hợp bằng cách tìm ra tên và các chi tiết khác của sự kiện riêng biệt và các đặc trưng của các mẫu sự kiện riêng biệt trong khu vực được chọn, gồm 2 dạng:

+ Hỏi đáp vị trí này có đặc trưng gì?

+ Những đặc trưng này xuất hiện ở đâu?

Nhiều hệ GIS cho phép người sử dụng tạo ra một bảng tóm tắt và các đặc trưng được lựa chọn xuất hiện trong cửa sổ hiển thị gắn liền với vị trí chỉ ra Vị trí

thường nhận biết bởi con trỏ và được cập nhật ngay đó như là con trỏ được chuyển tới một vị trí mới Một đáp án khác của GIS là muốn biết tất cả các vị trí trên bản đồ

mà ở đó các điều kiện đặc trưng được thỏa mãn [14]

1.2.2 Các đặc điểm hệ thống thông tin địa lý

Hệ thống thông tin địa lý trước hết là một hệ thống thông tin cũng như các hệ thống thông tin khác, ví dụ như thương mại, pháp luật, ngân hàng,… Các hệ thống

thông tin nói chung đều bao gồm các phần:

- Hệ thống thiết bị phần cứng bao gồm máy tính hoặc hệ mạng máy tính, các thiết bị đầu vào, các thiết bị đầu ra

- Hệ thống phần mềm bao gồm phần mềm hệ thống, phần mềm quản trị, phần mềm ứng dụng

- Hệ thống thông tin đầu vào và hệ thống cập nhật thông tin

- Hệ thống CSDL bao gồm các loại dữ kiện cần thiết

- Hệ thống hiển thị thông tin và giao diện với người sử dụng

Sự khác nhau giữa hệ thống thông tin địa lý với các hệ thống thông tin khác chỉ ở hai điểm sau:

- CSDL bao gồm các dữ liệu địa lý và các dữ liệu thuộc tính (các dữ liệu chữ -

số, dữ liệu multimedial, … ) và mối quan hệ giữa hai loại dữ liệu này

- Hệ thống thông tin đầu vào và hệ thống hiển thị thông tin đòi hỏi những đặc thù riêng về độ chính xác [21]

1.2.3 Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý

Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là "công cụ hỗ trợ quyết định” (decision - making support tool) Một số lĩnh vực được ứng dụng chủ yếu ở nhiều nơi trên thế giới như là:

- Nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và môi trường

- Nghiên cứu điều kiện kinh tế xã hội

- Nghiên cứu hỗ trợ các chương trình quy hoạch phát triển

- Thổ nhưỡng

- Trồng trọt

- Quy hoạch thuỷ văn và tưới tiêu

- Kinh tế nông nghiệp

- Phân tích khí hậu

- Mô hình hoá nông nghiệp

- Chăn nuôi gia súc/ gia cầm

1.2.4 Lợi ích và những hạn chế của việc sử dụng kỹ thuật GIS

Kỹ thuật GIS là một công nghệ ứng dụng các tiến bộ của khoa học máy tính (computer based technology) Do đó việc sử dụng GIS trong các mục tiêu nghiên cứu so với các phương tiện cổ điển có thể mang lại những hiệu quả cao do:

- Là cách tiết kiệm chi phí và thời gian nhất trong việc lưu trữ số liệu

- Có thể thu thập số liệu với số lượng lớn

- Số liệu lưu trữ có thể được cập nhật hoá một cách dễ dàng

- Chất lượng số liệu được quản lý, xử lý và hiệu chỉnh tốt

- Dễ dàng truy cập, phân tích số liệu từ nhiều ngu và nhiều loại khác nhau

- Tổng hợp một lần được nhiều loại số liệu khác nhau để phân tích và tạo ra nhanh chóng một lớp số liệu tổng hợp mới

Tuy nhiên, có những trở ngại xuất hiện trong quá trình sử dụng kỹ thuật GIS, những trở ngại này đặc biệt quan trọng cần được cân nhắc thận trọng trong quá trình phát triển GIS tại các nước kém và đang phát triển như Việt Nam Đó là: Chi phí và những vấn đề kỹ thuật đòi hỏi trong việc chuẩn bị lại các số liệu thô hiện có nhằm có thể chuyển từ bản đ dạng giấy truyền thống sang dạng kỹ thuật số trên máy tính (thông qua việc số hoá, quét ảnh, …)

Đòi hỏi nhiều kiến thức của các kỹ thuật cơ bản về máy tính và yêu cầu lớn về nguồn tài chính ban đầu

Chi phí của việc mua sắm và lắp đặt thiết bị và phần mềm GIS khá cao [21]

1.2.5 Một số ứng dụng của GIS ở Việt Nam

Việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ theo dõi, quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường đã được một số nước trên thế giới

ứng dụng từ những năm 1970 Tuy nhiên, ở Việt Nam GIS chỉ mới được đưa vào ứng dụng trong thập kỷ vừa qua Một số nghiên cứu của các nhà khoa học đã khẳng định được vai trò của GIS Sau đây là một số ứng dụng của GIS ở Việt Nam:

- Xây dựng hệ thống thông tin theo dõi mùa vụ, phân bố lúa, diễn biến lũ ở đồng bằng Sông Cửu Long năm 1999, 2000 của Phạm Văn Cự, Trung tâm Viễn thám và Geomatic, Viện Địa chất (sử dụng ảnh vệ tinh Radarsat)

- Sử dụng tư liệu viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá biến động lớp phủ và sử dụng đất ở lưu vực sông Srepok, Tây Nguyên (1995) của Nguyễn Thanh Xuân, Trung tâm Viễn thám - Viện điều tra Quy hoạch nông nghiệp (Sử dụng ảnh hàng không, ảnh vệ tinh SPOT, ảnh vệ tinh Landsat)

- Xây dựng bản đồ diễn biến rừng tỷ lệ 1/100 000 ở Lâm Đồng, Nghệ An, Lai Châu (1998) - Trung tâm tư vấn thông tin Lâm nghiệp (CFIC), Viện Điều tra Quy hoạch rừng (sử dụng ảnh vệ tinh Landsat)

- Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu sự thay đổi sử dụng đất vùng thượng nguồn lưu vực sông Cả giai đoạn 1992 - 1998, (2001) của Trần Đức Viên và các cộng sự, Trung tâm sinh thái Nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội

- Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu sự thay đổi sử dụng đất huyện Yên Châu - tỉnh Sơn La giai đoạn 1989 - 2000, (2001) của Lê Thị Giang, Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội

- Đánh giá sự biến động đất đai giai đoạn 1976-2000 huyện Con Cuông - tỉnh Nghệ An, của Trần Quốc Vinh, Khoa Tài nguyên và Môi trường, Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội

- Xây dựng và triển khai mô hình QLTH đới bờ cho các tỉnh ven biển Việt Nam (2003) Cục Bảo vệ môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường

- Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố các vùng nghiên cứu môi trường (2004) của Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường

- Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin địa hình - thủy văn cơ bản phục vụ phòng chống lũ lụt và phát triển kinh tế xã hội vùng đồng bằng sông Cửu Long (2007) của Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi trường

- Ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong quản lý bền vững tài nguyên thiên nhiên phục vụ quy hoạch sản xuất Nông Lâm nghiệp tại huyện Di Linh - tỉnh Lâm Đồng, Nguyễn Kim Lợi (2006), Đề tài khoa học & công nghệ cấp bộ

- Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý và mô hình hoá trong nghiên cứu xói mòn đất huyện Sơn Động - Bắc Giang, Đỗ Thị Lan, Nguyễn Tuấn Anh (2010), Tạp chí NN&PTNN

- Ứng dụng GIS đánh giá thay đổi sử dụng đất và xói mòn đất tại huyện Di Linh - tỉnh Lâm Đồng Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Phú San, Hồ Thị Hòa và Nguyễn Kim Lợi

- Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ phòng chống cháy rừng tại huyện Ninh Phước - tỉnh Ninh Thuận Nguyễn Lê Nhung, Nguyễn Thị Phượng Huyền và Nguyễn Kim Lợi

Giới nghiên cứu và ứng dụng GIS cũng như nhiều nhà khoa học, các cơ quan nghiên cứu, giáo dục, quản lý, các nhà kinh doanh trong lĩnh vực GIS trong và ngoài nước đánh giá đây là m trong việc chuyển hóa và khai thác cơ sở dữ liệu trong thế giới thực sang môi trường làm việc điện tử

Như vậy GIS đã và đang được ứng dụng thành công ngày càng nhiều trong hầu hết tất cả các lĩnh vực về quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam

- Cơ sở toán học của bản đồ

- Điểm khống chế độ, độ cao nhà nước các hạng, điểm địa chính, điểm độ cao kỹ thuật; điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ có chôn mốc

ổn định

Tất cả các điểm khống chế độ nhà nước các cấp hạng, các điểm địa chính cấp I, II, các điểm độ của các Bộ, Ngành đã được Tổng cục Địa chính trước đây hoặc Bộ Tài nguyên và Môi trường đánh giá tương đương với các cấp, hạng của nhà nước, các điểm địa chính theo quy định của quy phạm này, các điểm trong lưới khống chế đo vẽ, các điểm khống chế ảnh, điểm trạm đo, các điểm mia chi tiết đều phải đưa lên bản đồ bằng độ hoặc bằng các số liệu đo trực tiếp ở thực địa (sau khi đã được cải chính do ảnh hưởng của địa hình)

Biên giới Quốc gia và cột mốc chủ quyền Quốc gia thể hiện trên bản đồ phải phù hợp với Hiệp định đã được ký kết giữa Nhà nước Cộng hoà Xã hội chủ nghĩ

khu vực chưa có Hiệp ước, Hiệp định thể hiện theo quy định của Bộ Ngoại giao

Địa giới hành chính các cấp biểu thị trên bản đồ địa chính phải phù hợp với hồ

sơ địa giới hành chính, các văn bản pháp lý có liên quan đến việc điều chỉnh địa giới hành chính các cấp Riêng ranh giới sử dụng đất của các đơn vị hành chính tiếp giáp với biển, của các đảo tính đến đường thủy triều trung bình thấp nhất trong nhiều năm

Các mốc địa độ với độ chính xác như điểm trên ranh giới thửa đất và thể hiện lên bản đồ

Đối với các đơn vị hành chính giáp biển, các đảo nếu trong hồ sơ địa giới hành chính không khép kín ranh giới hành chính thì trên bản đồ địa chính thể hiện ranh giới sử dụng đất đến đường mép nước triều kiệt Đường mép nước triều kiệt (đường thủy triều trung bình thấp nhất trong nhiều năm) thể hiện theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường Trường hợp chưa xác định được đường mép nước triều kiệt

thì trên bản đồ địa chính thể hiện ranh giới sử dụng đất đến tiếp giáp với biển ở thời điểm đo vẽ bản đồ địa chính

Khi biểu thị địa giới hành chính thì địa giới hành chính cấp cao thay cho địa giới hành chính cấp thấp

Sau khi xác định địa giới hành chính phải lập biên bản xác nhận thể hiện địa giới hành chính giữa các đơn vị hành chính có liên quan Trường hợp bản đồ địa chính cùng tỷ lệ hoặc có tỷ lệ nhỏ hơn tỷ lệ bản đồ thể hiện ĐGHC theo Chỉ thị số 364/CT-TTg ngày 06 tháng 11 năm 1991 của Thủ tướng Chính phủ (sau đây gọi tắt

là bản đồ ĐGHC 364) thì được phép chuyển vẽ và có đối chiếu ở thực địa, có xác nhận chuyển vẽ của cơ quan lưu trữ tư liệu ĐGHC 364 mà không cần lập biên bản xác nhận ĐGHC theo mẫu quy định, nếu có sự khác biệt giữa hồ sơ ĐGHC 364 và thực tế quản lý thì mới phải lập biên bản theo mẫu quy định

- Mốc quy hoạch, chỉ giới quy hoạch, ranh giới hành lang an toàn giao thông, thuỷ lợi, điện và các công trình khác có hành lang an toàn, ranh giới quy hoạch sử dụng đất

Chỉ xác định hiện trạng quy hoạch đã thể hiện ở thực địa trong khu vực đo vẽ, lập bản đồ Hiện trạng quy hoạch được thể hiện ở thực địa thường bằng hệ thống mốc quy hoạch, chỉ giới quy hoạch hoặc mốc giới, chỉ giới hành lang an toàn công trình hay quy định quy ước như hành lang bảo vệ đường sắt, đường dây điện cao thế, đường bộ, đường thuỷ, đê điều, công trình khác

Trong phạm vi đã quy hoạch vẫn phải thể hiện hiện trạng các thửa đất và các yếu tố nội dung khác của bản đồ

- Ranh giới thửa đất, loại đất, số thứ tự thửa đất, diện tích thửa đất và các yếu

tố nhân tạo, tự nhiên chiếm đất nhưng không tạo thành thửa đất, các tài sản gắn liền với đất

+ Ranh giới sử dụng đất của thửa đất (viết tắt là RGSDĐ), trước khi đo vẽ chi tiết thửa đất phải yêu cầu người sử dụng đất cung cấp bản sao (không cần công chứng) các giấy tờ liên quan đến thửa đất và cùng người sử dụng đất xác định ranh giới sử dụng đất và lập Bản mô tả ranh giới, mốc giới sử dụng đất giữa chủ sử dụng

đất của thửa đất với các chủ sử dụng đất liền kề, có liên quan (theo mẫu) nếu giữa các chủ sử dụng đất chưa có giấy tờ thỏa thuận ranh giới sử dụng đất đã làm trong các đợt kê khai nhà, đất trước đó Bản mô tả ranh giới, mốc giới sử dụng đất phải được trao cho các chủ sử dụng đất có liên quan và phải có ký xác nhận đã giao, nhận bản mô tả này

Trường hợp thửa đất đã được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất hoặc có giấy tờ hợp lệ theo quy định của pháp luật đất đai, phải xác định ranh giới sử dụng đất theo giấy chứng nhận quyền sử dụng đất hoặc theo giấy tờ hợp lệ đối với thửa đất, nếu ranh giới sử dụng đất theo hiện trạng không phù hợp với ranh giới sử dụng đất theo giấy chứng nhận quyền sử dụng đất hoặc giấy tờ hợp lệ thì cũng phải lập bản mô tả ranh giới, mốc giới sử dụng đất theo quy định nêu trên

Trường hợp khi đo vẽ bản đồ địa chính khu vực đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất làm muối, đất nuôi trồng thủy sản mà các thửa đất có bờ thửa phân định rõ ràng, cho phép không cần lập bản mô tả ranh giới, mốc giới sử dụng đất cho từng thửa nhưng sau khi có bản vẽ hiện trạng sử dụng đất phải công bố (treo) ở trụ

sở ban nhân dân xã nơi có đất trong thời gian 10 ngày, thông báo rộng rãi cho người sử dụng đất biết và phải lập biên bản về việc công bố công khai này Đại diện chính quyền địa phương, đại diện thôn, bản, làng, xóm và đơn vị sản xuất phải cùng ký vào biên bản Trường hợp có phản ánh về RGSDĐ trên bản đồ địa chính thì phải xác minh nguyên nhân và chỉnh sửa theo chứng cứ pháp lý Biên bản về việc công bố công khai hiện trạng sử dụng đất là một phần của bản đồ địa chính và có giá trị pháp lý như bản mô tả ranh giới, mốc giới sử dụng đất giữa các chủ sử dụng đất liền kề

Trường hợp RGSDĐ sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất làm muối, đất nuôi trồng thủy sản là bờ thửa dùng chung không thuộc thửa đất có độ rộng dưới 0,5

m thì RGSDĐ là tâm bờ (diện tích bờ chia đều cho các bên), nếu từ 0,5 m trở lên thì RGSDĐ là mép bờ (diện tích bờ thửa tính là diện tích đường giao thông nội đồng) + Nhóm loại đất: Căn cứ vào mục đích sử dụng đất được phân loại thành các nhóm đất chính sau:

Đất nông nghiệp

Đất phi nông nghiệp

Đất chưa sử dụng

Đất có mặt nước ven biển

Trong mỗi nhóm đất nêu trên, đất được phân thành các loại chi tiết theo mục đích sử dụng

Trên bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1:10000, trong phạm vi ranh giới sử dụng đất không cần phân biệt các loại đất, còn trên bản đồ địa chính các tỷ lệ phải biểu thị phân biệt đến từng loại đất chi tiết theo quy định

Trên bản đồ địa chính cơ sở, trong phạm vi ranh giới sử dụng đất hoặc trong các ô thửa lớn, ổn định chỉ thể hiện diện tích, số thửa (số thửa chỉ là tạm thời) còn trên bản đồ địa chính trong phạm vi ranh giới sử dụng đất phải biểu thị bằng hình thức ghi chú ba yếu tố: số thửa đất, diện tích, loại đất chi tiết

Một thửa đất trên bản đồ địa chính chỉ biểu thị loại đất chính Trường hợp thửa đất có hai hay nhiều mục đích chính thì phải ghi rõ loại đất, diện tích của từng mục đích sử dụng

+ Các yếu tố nhân tạo, tự nhiên có trên đất, tài sản gắn liền với đất

Công trình dân dụng: khu vực đô thị và ở các khu đất của tổ chức được nhà

nước giao đất, cho thuê đất chỉ thể hiện các công trình xây dựng chính (nhà ở, nhà làm việc, nhà xưởng), không thể hiện các công trình tạm thời và các công trình chỉ tồn tại trong thời gian ngắn Không biểu thị các công trình nhỏ vẽ phi tỷ lệ, nửa tỷ lệ trên bản đồ Ở khu vực đất ở nông thôn không thể hiện các công trình xây dựng Trong trường hợp đặc biệt theo yêu cầu cụ thể của từng địa phương hoặc của chủ sử dụng đất mới thể hiện, việc thể hiện các công trình xây dựng phải trình bày cụ thể trong TKKT- DT công trình

Ranh giới các công trình xây dựng biểu thị theo mép tường phía ngoài (ở vị trí tiếp giáp mặt đất) của công trình

Các công trình có ý nghĩa định hướng: Chỉ biểu thị khi không gây cản trở biểu

thị các yếu tố khác

Hệ thống giao thông: Phải biểu thị tất cả các đường sắt, đường bộ, đường giao

thông nội bộ trong khu dân cư, đường liên xã, đường giao thông nội đồng trong khu vực đất nông nghiệp, đường lâm nghiệp, đường phân lô trong khu vực đất lâm nghiệp và các công trình có liên quan đến đường giao thông như cầu, cống, hè phố,

lề đường, chỉ giới đường, phần đắp cao, xẻ sâu

Riêng với các đường giao thông trên không, cầu vượt, giao lộ trên không thể hiện hình chiếu của phần trên không bằng nét đứt

Giới hạn biểu thị hệ thống giao thông là chân đường, hệ thống giao thông có

độ rộng từ 0,2 mm trên bản đồ trở lên vẽ bằng hai nét theo tỷ lệ, nhỏ hơn 0,2 mm vẽ theo ký hiệu quy định và phải ghi chú độ rộng

Hệ thống thuỷ văn: Trên bản đồ địa chính phải biểu thị đầy đủ hệ thống sông,

ngòi, mương, máng và hệ thống rãnh thoát nước Đối với hệ thống thuỷ văn tự nhiên phải thể hiện đường bờ ổn định và đường mép nước ở thời điểm đo vẽ hoặc thời điểm chụp ảnh Đối với hệ thống thuỷ văn nhân tạo chỉ thể hiện đường bờ ổn định, phải ghi tên các hồ, ao, sông ngòi (nếu có) Các sông ngòi, kênh, mương, rãnh

có độ rộng lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm trên bản đồ phải biểu thị bằng 2 nét, nếu nhỏ hơn thì biểu thị 1 nét nhưng phải ghi chú độ rộng

Riêng với các đường kênh, mương, máng trên không, thì thể hiện hình chiếu của phần trên không bằng nét đứt

- Dáng đất hoặc điểm ghi chú độ cao (nếu có yêu cầu thể hiện)

Dáng đất được biểu thị trên bản đồ địa chính bằng điểm ghi chú độ cao ở vùng đồng bằng, đường bình độ đối với vùng đồi, núi hoặc bằng ký hiệu kết hợp với ghi chú độ cao

Khi biểu thị dáng đất phải đảm bảo:

+ Phải ghi chú độ cao tại các điểm đặc trưng như đỉnh núi, trên đường phân thuỷ, tụ thuỷ, ở yên ngựa, chỗ thay đổi độ dốc

+ Phải thể hiện được dáng chung của địa hình trong toàn khu vực và các nét đặc trưng của địa hình

+ Dáng đất thể hiện phải phù hợp với các yếu tố khác