Ứng dụng công nghệ GPS thành lập lưới khống chế địa chính phục vụ đo đạc thành lập bản đồ địa chính xã bình minh, huyện trảng bom, tỉnh đồng nai

Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh tối thiểu thì sẽ t nh được tọa độ của vị tr đ.. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống GNSS:

CƠ SỞ 2 - ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

BAN NÔNG LÂM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH PHỤC VỤ ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH XÃ BÌNH MINH, HUYỆN TRẢNG BOM, TỈNH ĐỒNG NAI

NGÀNH: Quản Lý Đất Đai

MÃ SỐ: 403

Giáo viên hướng dẫn: Phan Văn Tuấn Sinh viên thực hiện: Phạm Duy Trinh Khóa học: 2013 – 2016

Lớp: C02 - QLĐĐ

Đồng Nai, tháng 7 năm 2016

CƠ SỞ 2 – ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

BAN NÔNG LÂM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH PHỤC VỤ ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH XÃ BÌNH MINH, HUYỆN TRẢNG BOM, TỈNH ĐỒNG NAI

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phan Văn Tuấn (Trường Đại Học Lâm Nghiệp cơ sở 2)

Ký tên

Đồng Nai, tháng 7 năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Đề tài là kết quả của sự phấn đấu trong suốt quá trình học tập, sự quan tâm sâu sắc của nhà trường, gia đình, sự chỉ dạy tận tình của Thầy Cô Giáo,

sự giúp đỡ của bạn bè

Em xin trân trọng biết ơn:

Ban Giám Hiệu Trường Đại học Lâm Nghiệp cơ sở 2

Ban Chủ Nhiệm ban Nông Lâm

Quý Thầy Cô trong tổ Quản Lý Đất Đai

Anh Trần Minh Tiến, Anh Phạm Gia Long và toàn thể anh em trong đội đo đạc của Văn Phòng Đăng Ký Đất Đai tỉnh Đồng Nai

Đã tạo điều kiện, giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học tập

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Văn Tuấn đã trực tiếp hướng dẫn, tận tâm chỉ dạy em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn rất nhiều:

Tất cả bạn bè và tập thể lớp C02-QLĐĐ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Do kiến thức còn hạn h p nên đề tài này không tránh khỏi sự thiếu s t,

k nh mong sự chỉ ảo của quý thầy c để đề tài được hoàn thiện hơn

Đồng Nai, ngày….tháng 7 năm 2016

Sinh viên

Phạm Duy Trinh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH v

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 3

1.1.1 Khái quát về hệ thống dẫn đường ằng vệ tinh toàn cầu GNSS 3

1.1.2 Giới thiệu về c ng nghệ GPS 6

1.1.2.1 Các sai số ảnh hưởng đến kết quả đo GPS 8

1.1.2.2 Các phương pháp đo GPS 13

1.1.2.3 Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt ằng 17

1.1.3 Giới thiệu phần mền TBC (Trimble Business Center) 20

1.1.4 Các hệ quy chiếu và hệ toạ độ trong c ng nghệ GPS 21

1.2 Cơ sở pháp lý và văn ản pháp quy 23

1.3 Cơ sở thực tiễn 23

1.4 Nguồn tư liệu để nghiên cứu trong đề tài 24

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Mục tiêu 25

2.1.1 Mục tiêu chung 25

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 25

2.1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 25

2.2 Nội dung nghiên cứu 25

2.3 Phương pháp nghiên cứu 26

2.3.1 Các phương pháp nghiên cứu 26

2.3.2 Các tư liệu và thiết ị sử dụng 26

2.3.3 Quy trình thực hiện 27

Chương 3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 28

3.1 Khái quát địa àn nghiên cứu 28

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 28

3.1.2 Hiện trạng kinh tế, xã hội 30

3.2 Yêu cầu khi thành lập lưới địa ch nh ằng c ng nghệ GNSS 31

3.2.1 Quy định chung 31

3.2.2 Quy định khi xây dựng lưới địa ch nh ằng c ng nghệ GNSS 32

3.3 Thiết kế xây dựng hệ thống lưới địa ch nh 35

3.3.1 Đánh số hiệu điểm 35

3.3.2 Thiết kế lưới địa ch nh 35

3.3.3 Khảo sát, chọn điểm, ch n mốc lưới địa ch nh 36

3.4 Đo và xử lý số liệu GPS 37

3.4.1 Bố tr ca đo 37

3.4.2 Trình tự đo GPS tại một điểm của lưới địa ch nh 39

3.4.3 Trút số liệu từ máy đo vào máy t nh 43

3.4.4 Xử lý t nh toán, ình sai, iên tập số liệu 44

3.5 Kiểm tra, nghiệm thu, giao nộp thành quả 63

3.6 Đánh giá quy trình c ng nghệ GPS dùng đo lưới địa ch nh 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

GNSS Global Navigation Satellite System - hệ thống dẫn đường

bằng vệ tinh toàn cầu

GPS Global Positioning System - hệ thống định vị toàn cầu

BTNMT Bộ Tài Nguyên & M i Trường

GCNQSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất

BĐĐC Bản đồ địa chính

DOP Dilution of Precision - hệ số suy giảm độ chính xác

GDOP Geometric Dilution of Precision - hệ số suy giảm độ chính

RDOP Relative Dilution of Precision - hệ số suy giảm độ chính xác

tâm pha ăng ten

RATIO Tỉ số phương sai

RMS Sai số trung phương khoảng cách

Reference Variance Phương sai chuẩn

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thành lập lưới địa ch nh 31

Bảng 3.2 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới địa ch nh 33

Bảng 3.3 Tổ chức các ca đo trong mạng lưới 39

Bảng 3.4 Tọa độ kh ng gian sau ình sai 61

Bảng 3.5 Tọa độ trắc địa sau ình sai 61

Bảng 3.6 Thành quả tọa độ phẳng và độ cao sau ình sai 62

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các quỹ đạo vệ tinh GPS 6

Hình 1.2 Cấu trúc t n hiệu của vệ tinh 7

Hình 1.3 Mạng lưới trạm điều khiển GPS (1994) 8

Hình 1.4 Thành phần ch nh của hệ thống GPS 8

Hình 1.5 Các tầng kh quyển ảnh hưởng đến quá trình đo GPS 10

Hình 1.6 Khúc xạ đa đường dẫn 11

Hình 1.7 Các đồ hình vệ tinh 13

Hình 1.8 Nguyên lý định vị tương đối 14

Hình 1.9 Kỹ thuật đo tĩnh 15

Hình 1.10 Kỹ thuật đo tĩnh nhanh 16

Hình 1.11 Giao diện Trimble Business Center 2.0, 2.2 20

Hình 2.1 Sơ đồ vị tr xã Bình Minh 28

Hình 2.1 Quy trình thực hiện 27

Hình 3.1 Xây dựng mốc địa ch nh 37

Hình 3.2 sơ đồ ố tr ca đo 39

Hình 3.3 Cấu tạo của máy GPS TRIMBLE R3 40

Hình 3.4 Đặt máy thu Trim le R3 lên mốc địa ch nh 40

Hình 3.5 Khởi động máy thu Trim le R3 và tạo dự án mới 41

Hình 3.6 Cài đặt tên cho dự án 41

Hình 3.7 Giao diện cài đặt 42

Hình 3.8 Giao diện màn hình 2 42

Hình 3.9 Màn hình hiển thị kết thúc ca đo 42

Hình 3.10 Giao điện tiện ch Data Transfer 43

Hình 3.11 Lựa chọn dự án đã đo đạc ngoài thực địa 44

Hình 3.12 Trút số liệu ra máy t nh 44

Hình 3.13 Tạo Project mới 45

Hình 3.14 Hộp thoại New Project 45

Hình 3.15 Project chưa đặt tên 46

Hình 3.16 Biểu tượng Import 46

Hình 3.17 Hộp thoại Import 46

Hình 3.18 Hộp thoại Importing File 47

Hình 3.19 Hộp thoại Receiver Raw Data check In 47

Hình 3.20 Hiển thị mạng lưới màu xanh lam 48

Hình 3.21 Hộp thoại Project Settings 49

Hình 3.22 Biểu tượng Process Baselines 49

Hình 3.23 Hộp thoại Process Baselines 50

Hình 3.24 Mạng lưới chuyển màu xanh nước iển 50

Hình 3.25 Biểu tượng Loop Closur 51

Hình 3.26 Hình báo cáo Loop Closure Results 51

Hình 3.27 Thẻ Summary 52

Hình 3.28 Hộp thoại Select Coordinate System 52

Hình 3.29 Hộp thoại Select Coordinate System Zone 53

Hình 3.30 Hộp thoại Select Geoid Model 53

Hình 3.31 Thẻ Summary hiển thị hệ tọa độ 54

Hình 3.32 Biểu tượng Zoom Extents 54

Hình 3.33 Cửa sổ Project Exploer 54

Hình 3.34 Chuyển ghi chú (?) thành Control Quality 55

Hình 3.35 Biểu tượng Adjust Network 55

Hình 3.36 Hộp thoại Adjust Network 56

Hình 3.37 Thay đổi trọng số 56

Hình 3.38 Hiển thị kiểm định chi ình phương 57

Hình 3.39 Xuất kết quả xử lý cạnh 57

Hình 3.40 Xuất kết quả ình sai 58

Hình 3.41 Giao diện phần mền HHMAPS 59

Hình 3.42 Cửa sổ Browse for Computer 59

Hình 3.43 Kết quả iên tập 7 ảng 60

Hình 3.44 Chọn lưu kết quả iên tập 7 ảng 60

Xã Bình Minh là một trong 10 xã, phường và thị trấn thuộc các huyện Trảng Bom, Vĩnh Cửu, Long Thành và thành phố Biên Hòa Hiện tại đang trong giai đoạn đo đạc chỉnh lý iến động ản đồ địa ch nh thực hiện theo Quyết định

số 98/QĐ-UBND Tỉnh Đồng Nai ngày 09 tháng 01 năm 2013 và theo các quy định hiện hành của Bộ Tài nguyên và M i trường, dùng thay thế các loại ản đồ trong khu đo đã thành lập trước đây kh ng còn phù hợp

Đáp ứng kịp thời cho c ng tác quản lý Nhà nước về đất đai, cung cấp các tài liệu số liệu đảm ảo độ ch nh xác cho các nhà quản lý làm cơ sở để giải quyết mọi vấn đề liên quan đến việc quản lý và sử dụng đất đai Nhằm nâng cao hiệu quả, tiết kiệm nhiều thời gian, tiền bạc của dự án nên việc ứng dụng công nghệ GPS vào đo đạc thành lập các điểm địa chính phục vụ đo đạc thành lập bản đồ địa chính là một giải pháp rất cần thiết

Trước nhu cầu thực tế đ cùng với việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ

đo định vị GPS trong nhà trường đối với sinh viên ngành quản lý đất đai nói chung, và việc tìm hiểu quy trình công nghệ GPS trong việc thành lập lưới trắc

địa nói riêng, được sự hướng dẫn của thầy Phan Văn Tuấn cùng quý thầy cô bộ môn và sự giúp đỡ của Văn phòng Đăng ký đất đai – Sở Tài nguyên và Môi

trường tỉnh Đồng Nai, em xin thực hiện đề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS

thành lập lưới khống chế địa chính phục vụ đo đạc thành lập bản đồ địa chính

xã Bình Minh, huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai”

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Khái quát về hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh toàn cầu GNSS

Trên quỹ đạo có những hệ thống vệ tinh nhân tạo với nhiệm vụ là xác định

vị trí của những đối tượng trên mặt đất Bất cứ ai, vật gì trên toàn cầu, khi mang theo một máy thu đặc biệt thì nhờ hệ thống vệ tinh này có thể biết được khá chính xác hiện tại mình đang ở vị tr nào trên trái đất Người ta gọi đây là hệ thống dẫn

đường bằng vệ tinh toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite System)

GNSS được cấu thành như một chòm sao (một nhóm hay một hệ thống) của quỹ đạo vệ tinh kết hợp với thiết bị ở mặt đất Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ t nh được tọa độ của vị tr đ GNSS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên trái đất và 24 giờ một ngày

Hiện nay GNSS là tên gọi chung cho 3 hệ thống định vị dẫn đường sử dụng vệ tinh là GPS (Global Positioning System) do Mỹ chế tạo và hoạt động từ năm 1994, GLONASS (GLo al Or iting Navigation Satellite System) do Nga chế tạo và hoạt động từ năm 1995, và hệ thống GALILEO mang tên nhà thiên văn học GALILEO do Liên minh châu Âu (EU) chế tạo Nguyên lý hoạt động chung của ba hệ thống GPS, GLONASS và GALILEO cơ ản là giống nhau

Trung Quốc cho biết cũng đang thực hiện để có hệ GNSS của Trung

Quốc Ấn Độ cũng c ng ố xây dựng hệ GNSS của mình có tên là IRNSS

Thông tin cơ bản về các hệ thống định vị vệ tinh: GPS, GLONASS, GALILEO, COMPASS, QZSS và IRNSS:

- GPS: tên gọi GPS (Glo al Positioning System) dùng để chỉ hệ thống định vị toàn cầu do Bộ quốc phòng Mỹ thiết kế và điều hành, thường gọi GPS là NAVSTAR GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System) GPS bao gồm 28 vệ tinh chuyển động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo

- GLONASS: (Global Orbiting Navigation Satellite System) là hệ thống

vệ tinh dẫn đường toàn cầu, do Liên bang Xô Viết (cũ) thiết kế và điều hành

Ngày nay hệ thống GLONASS vẫn được Cộng hòa liên bang Nga tiếp tục duy trì hoạt động Hệ thống GLONASS bao gồm 30 vệ tinh chuyển động trong

3 mặt phẳng quỹ đạo

- GALILEO: mang tên nhà thiên văn học GALILEO, với mục đ ch sử dụng dân sự Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Pháp, Đức, Italia và Anh, dự kiến đưa vào sử dụng trong năm 2010 (chậm hơn so với thời gian dự định an đầu 2 năm), GALILEO được thiết kế gồm 30 vệ tinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo

- COMPASS: hay Beidou-2 (Bắc Đẩu-2) là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu của Trung Quốc, được hình thành dựa trên cơ sở hệ thống định vị vệ tinh khu vực với tên gọi là Beidou-1 (Bắc Đẩu-1) Ban đầu chương trình Bắc Đẩu-1 là hệ thống định vị sử dụng một số vệ tinh địa tĩnh GEO, phục vụ cho mục đ ch quân

sự của Trung Quốc Từ đ hệ thống Beidou-1 bắt đầu phát triển để trở thành một

hệ thống định vị toàn cầu Ngoài mục đ ch quân sự, hệ thống này còn phục vụ các nhiệm vụ khác như trắc địa bản đồ, viễn thông, giao thông và an ninh… Theo thiết kế, đoạn không gian của COMPASS/ Beidou-2 bao gồm 35 vệ tinh

- QZSS: Từ năm 2003, Nhật Bản bắt đầu xây dựng hệ thống định vị vệ tinh khu vực mang tên QZSS (Quasi-Zenith Satellite System), mục tiêu của nó

là bổ sung cho hệ thống định vị GPS tăng cường QZSS bao gồm ba vệ tinh có quỹ đạo địa tĩnh tựa thiên đỉnh (Quasi-Zenith Geostationary Orbit), nhờ đ c thể cung cấp khả năng th ng tin và dịch vụ phát triển tín hiệu định vị cho một khu vực rộng lớn ph a đ ng Châu Á Cả bả vệ tinh trên đều có mặt phẳng quỹ đạo riêng của chúng và nghiên một góc 450

so với quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh GEO (mặt phẳng x ch đạo) Độ cao của các vệ tinh QZSS là khoảng 35,780 km tức là cùng độ cao với vệ tinh địa tĩnh

- IRNSS: Hệ thống vệ tinh dẫn đường khu vực của Ấn Độ IRNSS (India Regional Navigation Satellite Sytem) do chính phủ Ấn Độ cho phép xây dựng từ tháng 5 năm 2006, và dự kiến sẽ hoàn thành trong khoảng 6 đến 7 năm Hệ thống IRNSS bao gồm ba hợp phần là đoạn kh ng gian, đoạn mặt đất và các

máy thu của những người sử dụng tại Ấn Độ Theo thiết kế, đoạn không gian của hệ thống IRNSS gồm bảy vệ tinh

- Cơ cấu của một hệ thống GNSS được cấu tạo thành ba phần: phần không gian, phần điều khiển và phần người sử dụng

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống GNSS:

Các vệ tinh của GNSS ay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống trái đất, Các máy thu GNSS nhận thông tin này và bằng các phép t nh lượng giác, máy thu có thể t nh được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy tính

Máy thu GNSS phải bắt được với tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra

vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động Với bốn hay nhiều hơn số vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể t nh được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) Một khi vị tr người dùng đã t nh được thì máy thu GPS có thể t nh các th ng tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, khoảng cách tới điểm đến, thời gian mặt trời mọc, mặt trời lặn và nhiều thứ khác nữa

Ứng dụng của hệ thống GNSS:

Trong ngành đo đạc bản đồ, sự xuất hiện của GNSS đã thay đổi hoàn toàn phương pháp đo đạc truyền thống, không phụ thuộc vào thời tiết, không bị giới hạn bởi khoảng cách, giảm tối đa yêu cầu về nhân lực lao động

Tại Việt Nam, GNSS từ lâu đã được ứng dụng cho các công việc kiểm lâm, cứu nạn , tiềm năng thị trường cho các thiết bị thu GNSS, từ khi GNSS được cho phép sử dụng dân sự, các nhà khoa học ở các nước phát triển đã lao vào cuộc chạy đua để đạt được những thành quả cao nhất trong lĩnh vực sử dụng

hệ thống vệ tinh chuyên dụng này

Hai hướng chủ đạo được nhắm tới là chế tạo các máy thu tín hiệu và thiết lập các phần mềm để sử dụng tín hiệu cho các mục đ ch khác nhau Hiện nay có rất nhiều hãng trên thế giới như (Trimble Navigation - Mỹ, Ashtech - Mỹ, Wild

- Thụy sĩ, Segsel - Pháp, Mini Max - Tây Đức ) sản xuất các máy thu GNSS, vì thế giá thành máy đã giảm xuống tới mức phổ cập rộng rãi

1.1.2 Giới thiệu về công nghệ GPS

- Hệ thống định vị toàn cầu GPS c tên đầy đủ là Navigation Satellite Timing And Ranging Glo al Positioning System (Navstar GPS) được ắt đầu triển khai từ những năm 1970 do Bộ quốc phòng Mỹ chủ trì Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ kh ng gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy ay, tàu thủy và trên đất liền, phục vụ cho ộ quốc phòng

Mỹ và các cơ quan dân sự

- Là hệ thống định vị dựa vào các vệ tinh (NASTAR Global Positioning System), được chia làm 3 mảng: Mảng không gian, mảng điều khiển, mảng người sử dụng

Mảng không gian: Bao gồm các vệ tinh, chúng truyền những tín hiệu cần

thiết cho hệ thống hoạt động

Hình 1.1 Các quỹ đạo vệ tinh GPS

- C 6 mặt phẳng quỹ đạo gần tròn

- Trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo c 4 đến 5 vệ tinh

- Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng so với x ch đạo khoảng 550

- Độ cao ay trên mặt đất xấp xỉ 20.200 km

Chức năng chính của các vệ tinh bao gồm:

- Thu nhận và lưu trữ dữ liệu được truyền từ mảng điều khiển

- Cung cấp chính xác thời gian bằng các chuẩn nguyên tử đặt trên vệ tinh

- Truyền thông tin và tín hiệu cho người sử dụng trên 1 hoặc 2 tần số

Các tín hiệu vệ tinh bao gồm:

- Hai tần số sóng mang

- Mã đo khoảng cách được điều biến vào các sóng mang

- Thông báo tới người sử dụng tình trạng và vị trí của vệ tinh bằng cách phát dưới dạng một dòng dữ liệu được thiết kế ở tần số thấp (50 Hz)

Hình 1.2 Cấu trúc tín hiệu của vệ tinh Mảng điều khiển: Bao gồm các tiện ch đặt trên mặt đất thực hiện nhiệm vụ

theo dõi các vệ tinh, tính toán quỹ đạo cần thiết cho sự quản lý mảng không gian

- Có 5 trạm điều khiển trên mặt đất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension

Is, Diego Garcia và Kwajalein Tất cả đều là trạm giám sát, theo dõi vệ tinh và truyền dữ liệu đến trạm điều khiển chính Trạm đặt tại Colorado Springs là trạm điều khiển chính (MSC) Tại đ dữ liệu theo dõi được xử lý nhằm tính tọa độ và

số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh Ba trạm tại Ascension Is, Diego Garcia và Kwajalein là các trạm nạp dữ liệu lên vệ tinh, dữ liệu bao gồm là các bản lịch và thông tin số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh

Hình 1.3 Mạng lưới trạm điều khiển GPS (1994) Mảng sử dụng: Toàn thể các thiết bị thu và kỹ thuật tính toán để cung

cấp cho người sử dụng thông tin về vị trí

- Thiết bị sử dụng GPS là các máy thu bao gồm:

+ Phần cứng (theo dõi tín hiệu và các trị đo khoảng cách)

+ Phần mềm (các thuật toán, giao diện người sử dụng)

Sự liên kết giữa 3 mảng:

Hình 1.4 Thành phần chính của hệ thống GPS 1.1.2.1 Các sai số ảnh hưởng đến kết quả đo GPS

Sai số của đồng hồ vệ tinh và máy thu:

- Các đồng hồ vệ tinh rất ch nh xác nhưng vẫn chưa hoàn hảo tuyệt đối

Độ ổn định của n đạt khoảng (1 - 2).10-13 trong vòng 1 ngày Nghĩa là, sai số

đồng hồ vệ tinh khoảng 8,64 - 17,28 nano giây/ngày, gây nên sai số đo cạnh từ 2,59 m đến 5,18 m Các trạm kiểm soát mặt đất theo dõi hoạt động của đồng hồ

vệ tinh, t nh độ lệch và cấp lên vệ tinh để gửi lại về máy thu trong Th ng điệp đạo hàng dưới dạng các hệ số của đa thức bậc hai

- Các sai số đồng hồ vệ tinh dĩ nhiên gây nên sai số trong trị đo GPS Tuy nhiên sai số này chung cho tất cả các máy thu cùng quan trắc tới một vệ tinh và

do đ c thể loại bỏ nó trong sai phân bậc 1 máy thu Ngoài ra, khi sử dụng các trị hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh chứa trong th ng điệp đạo hàng, ta cũng giảm nhỏ được ảnh hưởng của sai số này trong định vị xuống còn vài nano giây, gây nên sai số đo cạnh vài mét

- Ngược lại, đồng hồ máy thu chỉ là loại đồng hồ thạch anh rẻ tiền, c độ chính xác kém xa đồng hồ vệ tinh Tuy nhiên ta có thể loại bỏ sai số đồng hồ máy thu bằng sai phân bậc 1 vệ tinh hoặc bằng cách coi nó là ẩn số bổ sung trong quá trình xử lý

Sai số do người đo và sóng GPS:

Trước khi mở máy cho một ca đo phải đo chiều cao ăngten ằng thước chuyên dùng đọc số đến 1mm, sau khi tắt máy đo lại chiều cao ăngten để kiểm tra, chênh lệch chiều cao ăngten giữa 2 lần đo kh ng vượt quá ± 2mm Trong khi máy thu đang làm việc kh ng được dùng bộ đàm hoặc điện thoại ở gần máy thu Các sai số do người đo còn có thể do người đo định tâm chưa tốt, hoặc thiết bị GPS không bắt được s ng và định vị được do trời nhiều mây mù, trời không quang đãng ( ị chắn bởi núi non, nhà cao tầng, cây cối )

Sai số do độ trễ tầng điện ly

- Được phát từ độ cao hơn 20.200 km xuống máy thu đặt trên trái đất, các tín hiệu vô tuyến phải xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu Ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu gây nên cái gọi là độ trễ (tầng điện ly hay tầng đối lưu) Cả hai đều gây nên sai số hệ thống Độ trễ trong L2 nhỏ hơn nhiều so với độ trễ trong L1

Hình 1.5 Các tầng khí quyển ảnh hưởng đến quá trình đo GPS

- Ảnh hưởng của tầng điện ly được loại bỏ đáng kể bằng cách sử dụng hai tần số tải L1 và L2 Tuy nhiên, máy thu loại này giá thành cao và n chưa hẳn đã hoàn toàn tin cậy khi máy nhận các tín hiệu từ các vệ tinh ở ngưỡng thấp và khi chế định đánh lừa AS (Anty Spoofing) được kích hoạt do đ cần lưu ý khi đặt

g c ngưỡng cao cho máy thu Kinh nghiệm cho thấy rằng nên sử dụng máy thu hai tần khi đo các cạnh dài trên 20Km

Sai số do độ trễ tầng đối lưu:

Ngay ph a dưới tầng điện ly là tầng đối lưu Ảnh hưởng của tầng đối lưu (nằm cách mặt đất từ 0 – 70 km) – mà cụ thể là sự thay đổi nhiệt độ, áp suất và

độ ẩm không khí gây nên sự thay đổi vận tốc truyền sóng tín hiệu radio khiến cả

mã (code) lẫn pha sóng tải đều chịu cùng một độ trễ Độ trễ này phụ thuộc vào

g c ngưỡng của vệ tinh, nó cực tiểu (cỡ 2,3 m) khi vệ tinh ở thiên đỉnh, đạt 9,3m

khi vệ tinh ở g c ngưỡng 15° và 20 – 28m ở g c ngưỡng cao 5°

Sai số do khúc xạ đa đường dẫn:

- Sai số khúc xạ đa đường dẫn là nguồn sai số đáng quan tâm đối với cả trị

đo pha s ng tải lẫn trị đo giả khoảng cách Nguyên nhân do sóng tín hiệu từ vệ tinh đến ăng ten máy thu ằng nhiều đường khác nhau: Trực tiếp từ vệ tinh và từ các vật cản chung quanh điểm đo phản xạ tới

- Sai số đa đường dẫn làm biến dạng tín hiệu gốc do giao thoa với tín hiệu phản xạ tại ăng ten máy thu N ảnh hưởng tới trị đo giả khoảng cách lớn hơn so với trị đo pha s ng tải Đối với trị đo s ng tải, sai số này đạt tối đa là 1/4 chu kỳ

ước sóng (khoảng 4,8 cm đối với s ng L1), còn đối với trị đo giả khoảng cách sai số cực đại lên tới mấy chục mét đối với mã thông dụng C/A Ảnh hưởng này

kh ng như nhau tại mỗi điểm đo và th ng thường n kh ng c t nh tương quan giữa các điểm đo Cho nên n kh ng ị loại bỏ hay giảm thiểu thông qua việc sử dụng các sai phân như các loại sai số kể trên; n cũng rất khó mô hình hoá Tuy nhiên có thể giảm sai số này thông qua các giải pháp công nghệ nâng cao chất lượng ăng ten (c ng nghệ Choke ring hay giải pháp lắp thêm vành chống nhiễu xạ) và nâng cao chất lượng máy thu Thiết thực nhất đối người sử dụng là thông qua việc chọn điểm đo c độ thông thoáng tốt ngoài thực địa với g c ngưỡng cao thích hợp (th ng thường dưới 15°) Trong quá trình xử lý số liệu đo, phải tiếp tục giảm thiểu ảnh hưởng này

Hình 1.6 Khúc xạ đa đường dẫn Sai số tâm pha ăngten:

Như đã iết, ăng ten nhận tín hiệu GPS từ vệ tinh đến và chuyển đổi năng lượng thành dòng điện để chuyển vào máy thu Điểm mà tín hiệu GPS được tiếp nhận gọi là tâm pha ăng ten Nhìn chung, tâm pha ăng ten kh ng trùng với tâm vật lý (hình học) của ăng ten Đối với mỗi điểm đo, độ lệch này thay đổi tuỳ thuộc g c ngưỡng nhận tín hiệu, phương vị của vệ tinh phát tín hiệu xuống cũng như cường độ của tín hiệu Mức độ sai số này tuỳ thuộc vào loại ăng ten Cũng giống như đối với sai số khúc xạ đa đường dẫn, ta rất khó mô hình hoá sự thay đổi tâm pha ăng ten và do đ kh ng thể loại bỏ trong quá trình xử lý số liệu đo

Tuy nhiên, ta có thể giảm ảnh hưởng của sai số này bằng nhiều cách, chẳng hạn lựa chọn loại ăng ten được đánh giá là c sai số tâm pha bé, sử dụng

ăng ten cùng loại và định hướng chúng giống nhau (chẳng hạn cùng về hướng bắc như vẫn làm) khi tiến hành đo GPS trên các cạnh ngắn

Sai số toạ độ vệ tinh:

- Đoạn điều khiển mặt đất có nhiệm vụ thu tín hiệu từ các vệ tinh, xử lý và

dự báo toạ độ của vệ tinh theo thời gian rồi gửi lên các vệ tinh, để rồi vệ tinh lại gửi toạ độ vệ tinh theo thời gian này xuống máy thu trong g i Th ng tin đạo hàng thông dụng (broadcast satellite navigation message) Trong thực tế, số liệu

đo GPS trong vòng 4 giờ một tại các trạm theo dõi mặt đất của đoạn điều khiển được sử dụng để dự báo toạ độ vệ tinh cho từng giờ theo mô hình toán mô tả quỹ đạo của vệ tinh Do các mô hình quỹ đạo này không thật ch nh xác như thực

tế, nên toạ độ vệ tinh dự áo trước chứa sai số, gọi là sai số quỹ đạo Sai số quỹ đạo th ng thường đạt danh nghĩa trong khoảng 2 - 5m và khi chịu ảnh hưởng của kỹ thuật S/A đạt chừng 50m

- Sai số quỹ đạo của một vệ tinh sẽ giống nhau cho tất cả các trạm đo trên toàn cầu Song, các trạm đo khác nhau lại nhìn tới vệ tinh dưới những góc khác nhau, nên ảnh hưởng của sai số quỹ đạo vệ tinh đối với trị đo cạnh và do đ đến định vị điểm cũng khác nhau C nghĩa là việc tính sai phân bậc 1 máy thu nhìn chung không thể loại bỏ hoàn toàn sai số quỹ đạo vệ tinh, trừ trường hợp hai máy thu đặt gần nhau (cạnh ngắn) Trong định vị tương đối, đã xác định được mối quan hệ giữa sai số đo cạnh và sai số quỹ đạo vệ tinh như sau:

Sai số đo cạnh / chiều dài cạnh = sai số quỹ đạo vệ tinh / khoảng cách tới vệ tinh

- C nghĩa là, khi sai số quỹ đạo là 5 m và chiều dài cạnh đo là 10 km thì sai số đo cạnh do sai số quỹ đạo gây nên sẽ là 2,5 mm

- Trong các ứng dụng GPS đòi hỏi độ chính xác cao như thành lập khung quy chiếu toàn cầu, khu vực quốc gia, nghiên cứu động lực vỏ trái đất, ta sử dụng toạ độ vệ tinh chính xác (do tổ chức IGS cung cấp) thay cho toạ độ vệ tinh trong th ng điệp đạo hàng Tọa độ vệ tinh chính xác này có sai số cỡ 5cm

Độ suy giảm độ chính xác do đồ hình vệ tinh:

- Độ chính xác kết quả đo GPS còn phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm đo trên mặt đất, đặc trưng ởi hệ số suy giảm độ chính xác (viết tắt theo tiếng Anh là DOP) DOP là tỷ số giữa sai số vị tr điểm đo và sai số trị đo DOP càng nhỏ thì vị tr điểm đo được xác định càng chính xác; DOP

th ng thường lớn hơn 1, trừ khi có trị đo dư thừa hay nhận được tín hiệu từ trên 8 vệ tinh; DOP có thể được sử dụng như là cơ sở để lập kế hoạch đo; khi DOP < 4 là tốt; DOP > 10 thì lời giải sẽ thiếu tin cậy Người ta phân ra:

+ GDOP - hệ số suy giảm độ chính xác hình học, là hệ số tổng hợp nhất + PDOP - hệ số suy giảm độ chính xác vị tr điểm

+ HDOP - hệ số suy giảm độ chính xác mặt bằng

+ VDOP - hệ số suy giảm độ ch nh xác độ cao

+ TDOP - hệ số suy giảm độ chính xác thời gian

- Khi các vệ tinh vừa ở thiên đỉnh vừa ở gần chân trời sẽ cho GDOP tốt

Đo GPS tuyệt đối:

- Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định tọa

độ của điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS - 84 Đ c thể là các thành

phần tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H) Hệ thống tọa độ WGS - 84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS, tọa độ của vệ tinh cũng như của điểm quan sát đều được lấy theo hệ thống

tọa độ này WGS - 84 được thiết lập gắn với Ellipxoid c k ch thước như sau:

Đo GPS tương đối:

- Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu đồng thời cùng quan trắc một số vệ tinh để xác định hiệu toạ độ giữa hai điểm và do đ t nh đựơc toạ độ điểm này so với điểm khác đã iết toạ độ chính xác

Hình 1.8 Nguyên lý định vị tương đối

- Định vị tương đối cũng đòi hỏi máy thu nhận tín hiệu đồng thời từ ít nhất 4 vệ tinh, tuy nhiên số lượng vệ tinh càng nhiều, độ ch nh xác định vị càng được nâng cao hơn Định vị tương đối có có thể sử dụng trị đo pha s ng tải (thông dụng) và trị đo giả khoảng cách bằng mã hay kết hợp cả hai

- Độ chính xác định vị tương đối có thể đạt tới bậc mm khi sử dụng trị đo pha sóng tải hay vài mét trong trường hợp dùng trị đo mã Nguyên do là khi đo đồng thời hai hoặc nhiều hơn máy thu, do các trị đo cùng chứa các sai số nhìn

chung tương tự nhau (khoảng cách giữa các máy thu càng ngắn thì sự tương đồng càng lớn), nên các sai số được giảm thiểu trong các trị gia số toạ độ, trong định vị tương đối, chúng ta sử dụng hai kỹ thuật đo cơ ản là đo GPS tĩnh

và đo GPS động, mỗi kỹ thuật lại được dùng theo các kiểu khác nhau

Đo GPS tĩnh:

- Đo GPS tĩnh là kỹ thuật định vị tương đối cơ ản sử dụng trị đo pha sóng tải Nó sử dụng đồng thời hai hoặc nhiều hơn máy thu đặt cố định trên các điểm đo

và cùng đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh trong một khoảng thời gian dài, tối thiểu

là vài chục phút, tối đa là nhiều ngày đêm liên tục Các trạm đo đồng thời này tạo nên các ca đo (session) Thời gian kéo dài cho mỗi ca đo gọi là độ dài hoặc thời lượng ca đo Ký hiệu số lượng máy thu sử dụng đồng thời là n, cứ mỗi ca đo, ta sẽ nhận được n-1 cạnh đo độc lập Thời lượng ca đo phụ thuộc và khoảng cách giữa các máy thu, số lượng vệ tinh nhìn thấy cũng như đồ hình vệ tinh

Hình 1.9 Kỹ thuật đo tĩnh

- Ta có thể sử dụng máy thu 1 tần và máy thu 2 tần trong đo GPS tĩnh Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác cần thiết, máy thu 2 tần thường được sử dụng để đo cạnh từ 20 km trở lên Độ ch nh xác đối với các máy thu trắc địa là 5 mm + 1ppm (1ppm là một phần triệu độ dài cạnh), suy ra sai số đo cạnh dài 10 km là 15 mm

Đo GPS tĩnh nhanh:

- Đo GPS tĩnh nhanh cũng là kỹ thuật đo pha s ng tải tương đối tương tự như đo tĩnh, nghĩa là cũng sử dụng hai hay nhiều hơn máy thu đồng thời thu tín hiệu của cùng các vệ tinh, chỉ khác biệt ở chỗ, một máy - máy chủ (base) đặt tại điểm gốc hay điểm quy chiếu mà đã iết toạ độ chính xác sẽ cố định trong

suốt ca đo, trong khi máy hoặc các máy chạy (rover) khác chỉ dừng lại trên mỗi điểm chưa iết toạ độ trong thời gian ngắn rồi di động sang điểm đo khác

Hình 1.10 Kỹ thuật đo tĩnh nhanh

- Phương pháp đo này th ch hợp cho các đo đạc chi tiết lập bản đồ mà cần đo nhiều điểm chi tiết trong cùng một vùng không rộng (cách điểm gốc từ

15 km trở lại) và c điều kiện đo đủ thông thoáng

- Quá trình đo ắt đầu bằng việc đặt máy chủ trên điểm gốc và đặt máy chạy trên một điểm đo cần xác định toạ độ Máy chủ sẽ nằm cố định tại điểm gốc và liên tục thu tín hiệu vệ tinh Máy chạy thu số liệu trên mỗi điểm chừng 5 đến 20 phút, tuỳ thuộc vào khoảng cách tới điểm gốc và đồ hình vệ tinh Sau khi máy chạy thu xong tín hiệu theo thời lượng đã chọn, máy chạy được chuyển đặt trên điểm đo tiếp theo và lặp lại ước đo trên Cứ tiếp tục như vậy, cho tới khi thu tín hiệu xong tại điểm chạy cuối cùng thì kết thúc ca đo

Đo GPS động:

- Đo GPS động cũng thuộc định vị tương đối bằng pha sóng tải sử dụng hai hay nhiều máy thu Trong phương pháp đo này, tương tự như đo tĩnh nhanh, máy chủ được đặt trên điểm gốc, còn máy chạy sẽ được di chuyển và lần lượt đặt trên các điểm đo, ta sẽ xác định được toạ độ tức thì của nó Yêu cầu cơ bản của phương pháp này là trong suốt ca đo cả máy chủ và máy chạy đều thu nhận được tín hiệu từ tối thiểu 4 vệ tinh giống nhau Yêu cầu thứ hai là một vị trí (tốt nhất là điểm khởi đầu) của máy chạy đã iết toạ độ Điều này đòi hỏi ta phải tiến hành ước khởi đo để xác định véc tơ khởi đầu Cách thực hiện đo khởi đầu

th ng thường là đặt máy di động trên điểm gốc thứ hai đã iết toạ độ

- Phương pháp đo động đạt năng suất đo đạc rất cao mà vẫn đảm bảo độ

ch nh xác Tuy nhiên, để bảo đảm các máy đo liên tục thu được tín hiệu của ít nhất

4 vệ tinh giống nhau, vùng đo phải c địa hình quang đãng, t vật che chắn tín hiệu

- Có hai dạng đo GPS động thường dùng là dừng và đi (Stop and Go) và

đo liên tục (Continuous)

Đo GPS vi phân:

Theo phương pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát t n hiệu

vô tuyến được đặt tại điểm có tọa độ đã iết (thường được gọi là máy cố định), đồng thời có một máy khác (máy di động) đặt ở vị trí cần xác định tọa độ, đ c thể là điểm cố định trên bề mặt trái đất hay điểm di động như máy ay, t , tàu thủy Cả máy cố định và máy di động cần tiến hành thu tín hiệu đồng thời từ các vệ tinh như nhau Nếu thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quả xác định tọa

độ của máy cố định và máy di động đều bị sai lệch Độ sai lệch này được xác định dựa trên cơ sở so sánh tọa độ t nh được theo tín hiệu đã thu và tọa độ sẵn

có của máy cố định và từ đ c thể coi là độ sai lệch tọa độ với máy di động Nó được máy cố định phát đi qua s ng v tuyến để máy di động thu nhận mà điều chỉnh cho kết quả xác định tọa độ của mình

1.1.2.3 Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng

Phương pháp tam giác đo góc:

- Trên mặt đất người ta chọn và chôn các mốc trắc địa tại các vị trí thích hợp, chúng tạo thành các đỉnh của tam giác và liên kết với nhau thành lưới tam giác Đặt máy ở các đỉnh của tam giác và đo tất cả các g c trong lưới Độ chính xác chiều dài và phương vị của ít nhất một cạnh ta sẽ t nh được chiều dài và phương vị của các cạnh còn lại

- Phương pháp này c ưu điểm là dễ đo ngắm, dễ tính toán, có nhiều trị đo thừa nên kết quả đạt độ ch nh xác cao Song chúng cũng c nhược điểm là việc bố trí các đỉnh của tam giác phải làm sao cho tam giác là tương đối đều Mặt khác từ một đỉnh của tam giác phải đảm bảo thông hướng với nhiều đỉnh khác nên khó bố tr điểm

Phương pháp đa giác:

- Ở ngoài thực địa người ta bố tr các điểm nối với nhau tạo thành một hay

nhiều đường gãy khúc Nếu biết tọa độ của điểm đầu, điểm cuối đường chuyền thì khi đo các g c ngoặt và các cạnh của đường chuyền ta sẽ t nh được tọa độ của các điểm còn lại Tuỳ theo tình hình cụ thể của khu đo mà người ta xây dựng lưới đường chuyền theo tuyến đơn hay lưới có nhiều điểm nút, nhiều vòng khép kín hoặc lưới hỗn hợp có cả nút và vòng khép kín

- Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là khối lượng đo cạnh nhiều, khi cần đo với độ chính xác cao thì rất tốn kém và công phu

- Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật đo dài, c các thiết bị tự ghi và

xử lý các thông số do điều kiện thời tiết, do chênh cao địa hình nên phương pháp này có khả năng ứng dụng rộng rãi để thay cho phương pháp tam giác

Phương pháp tam giác đo cạnh độ chính xác cao:

- Phương pháp này mới được sử dụng ở một số nước do tiến bộ của kỹ thuật máy đo dài quang học và vô tuyến Một lưới tam giác được đo tất cả các cạnh thay cho đo g c gọi là lưới tam giác đo cạnh Phương pháp này c t trị đo thừa hơn lưới tam giác đo g c nên độ ch nh xác đạt được cũng kém hơn

- Th ng thường, lưới tam giác nhỏ đo cạnh độ ch nh xác cao được thành lập với hình dạng đều: tam giác đều, hình vuông (hoặc hình chữ nhật), đa giác đều

Phương pháp tam giác đo góc - cạnh:

- Sự ra đời của phương pháp này là kết quả tất yếu của sự phát triển máy đo

g c ch nh xác và máy đo dài ch nh xác

- So với phương pháp đo g c hoặc đo cạnh thì phương pháp đo g c cạnh có

độ ch nh xác cao hơn Đồ hình của lưới đo g c - cạnh kết hợp có thể được thiết kế linh hoạt hơn, kh ng tuân theo những quy định th ng thường của lưới đo g c hoặc

đo cạnh, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu

- Phương pháp này c ưu điểm là số trị thừa nhiều nên độ chính xác cao

và đồng đều Song nó có khối lượng đo lớn, cùng lúc xử lý hai loại trị đo nên việc tính toán, bình sai rắc rối dễ nhầm lẫn

Phương pháp GPS:

- Phương pháp GPS là phép định vị không gian sử dụng vệ tinh NAVSTAR của hệ thống định vị toàn cầu Độ chính xác của các trị số đo pha s ng mang cùng

với kĩ thuật bình sai thỏa đáng, th ch hợp cho nhiều mục đ ch khác nhau của công tác trắc địa - bản đồ Phương pháp ứng dụng GPS để thành lập lưới khống chế trắc địa chủ yếu dùng phương pháp định vị tương đối Số lượng máy thu tối thiểu của phương pháp này là 2 chiếc Khi sử dụng 2 máy thu để xây dựng lưới, công việc tổ chức đo đạc khá dễ dàng, song tiến độ thi công lại chậm chạp và ảnh hưởng của sai

số định tâm đến độ chính xác của lưới do ta phải định tâm nhiều lần trên một điểm

Số lượng của máy thu được khuyến cáo nên dùng là 3 - 6 chiếc Lúc đ c ng việc tổ chức thi c ng cũng kh ng phức tạp, tăng được tiến độ thi c ng và độ chính xác so với việc sử dụng số lượng máy thu tối thiểu

Quy trình đo đạc lưới khống chế thường được tiến hành theo các bước sau:

- Công tác lập lịch đo dựa trên kinh vĩ độ của khu vực đo và các tiêu chuẩn đo của người lựa chọn Tiêu chuẩn này gồm:

+ Số vệ tinh tối thiểu trong thời gian quan sát

+ Thời gian tối thiểu thu tín hiệu cho một ca đo

+ Cường độ đồ hình vệ tinh PDOP (Hệ số suy giảm độ chính xác mặt bằng) Th ng thường chọn số vệ tinh tối thiểu là 5 với số vệ tinh hiện nay điều kiện này gần như lúc nào cũng c thể thỏa mãn

- Thời gian đo theo lý lịch máy từ 45’ đến 1h theo chế độ đo tĩnh (Static) phù hợp với cạnh đo c chiều dài nhỏ hơn 10 km Song đây là điều kiện tiêu chuẩn khi các điểm đo kh ng ị che khuất, các tín hiệu nhiễu không ảnh hưởng đến tín hiệu đo Trên thực tế, rất khó chọn được các điểm thu tín hiệu như thế

Do đ trong thực tế ta cần chọn thời gian thu tín hiệu tối thiểu như sau: từ 30-45’ cho các lưới tương đương đường chuyền cấp I, cấp II, từ 1h đến 1h.30 cho những lưới c độ ch nh xác cao như lưới tam giác hạng IV, và từ 2h-2h.30 cho những lưới thi công và quan trắc biến dạng

- Cường độ đồ hình vệ tinh PDOP: giá trị của PDOP càng nhỏ thì độ chính xác định vị càng cao nhưng khoảng thời gian thỏa mãn trong ngày càng nhỏ Đây

là thông số ảnh hưởng đến cả chất lượng thu tín hiệu và tiến độ thi công Thông thường chọn PDOP nhỏ hơn 4, với tình hình vệ tinh như hiện nay lựa chọn này không làm ảnh hưởng đến tiến độ tổ chức và đo đạc chính xác Song khi tiến hành

đo các lưới c độ ch nh xác cao như lưới thi c ng hay lưới quan trắc biến dạng, kiến nghị lựa chọn giá trị PDOP giới hạn là 3

- Ưu điểm nổi bật của phương pháp là c thể thu tín hiệu ở mọi nơi, mọi lúc, không phụ thuộc vào thời tiết và cũng kh ng đòi hỏi sự th ng hướng giữa các điểm mặt đất Thời gian thi công nhanh do có thể sử dụng nhiều máy để thi công

- Đặc điểm của lưới trắc địa c ng trình là lưới cạnh ngắn, xây dựng ở các vùng địa hình rất kh khăn thường là các vùng rừng núi điều kiện th ng hướng rất kém, chênh cao địa hình thường lớn như: c ng trình thủy điện, c ng trình đường hầm… Do đ việc áp dụng công nghệ GPS thành lập lưới khống chế mặt bằng trong trắc địa công trình là rất cần thiết

1.1.3 Giới thiệu phần mền TBC (Trimble Business Center)

Hình 1.11 Giao diện Trimble Business Center 2.0, 2.2

- TBC là một phần mềm rất phù hợp cho xử lý và phân tích dữ liệu đo GNSS và dữ liệu đo truyền thống (kinh vĩ, thủ chuẩn và toàn đạc) và xuất dữ liệu vào các phần mềm thiết kế khác Phần mềm cung cấp các tính năng mới rất mạnh,

độc đáo và đặc biệt rất thân thiện với người dùng và do đ rất dễ học và sử dụng

- Phần mềm TBC có hai phiên bản: Survey Standard (chuẩn) và Survey

Advanced (nângcao)

- Mô – đun Survey Advanced xử lý các cạnh L1 GPS, L2 GPS và GLONASS

và bình sai các véc – tơ L1, L2 và GLONASS Nó cho phép xử lý cạnh và bình

sai lưới nâng cao

- Mô - đun Survey Standard chỉ xử lý cạnh L1GPS và bình sai các véc –

tơ L1 Nó cung cấp công cụ xử lý cạnh và bình sai lưới cơ bản

1.1.4 Các hệ quy chiếu và hệ toạ độ trong công nghệ GPS

Hệ quy chiếu trong công nghệ GPS:

- Hệ quy chiếu địa tâm là hệ quy chiếu trắc địa mà tâm của nó trùng với tâm vật lý Trái đất Một hệ quy chiếu địa tâm được xác định rõ rệt bởi 8 tham số:

2 tham số định nghĩa k ch thước của ellipsoid (ê-líp-xô-ít), 3 tham số định nghĩa tâm ellipsoid và 3 tham số định hướng cho ba trục so với Trái đất

- Hệ quy chiếu độ cao: Là mặt quy chiếu độ cao của các điểm thường được chọn là mặt Geoid, là mặt xấp xỉ tốt nhất độ cao mặt nước biển trung bình trên quy mô toàn cầu

- Trong công nghệ GPS ta kết hợp cả hai hệ quy chiếu này thành hệ quy chiếu 3 chiều

Các hệ toạ độ trắc địa:

Hệ toạ độ WGS-84:

- Để quản lý, vận hành và khai thác hệ thống GPS, Bộ quốc phòng Hoa

Kỳ đã tạo nên hệ toạ độ WGS-84 Đây là hệ toạ độ chính thức của GPS

- Hệ quy chiếu WGS-84 còn xác định m hình trường trọng lực trái đất (EGM – Earth Gravitational Model) và m hình độ cao Geoid (Geoid Height Model) M hình trường trọng lực trái đất được thiết lập trên cơ sở chỉnh lý hỗn

hợp các số liệu trọng lực mặt đất và số liệu trọng lực vệ tinh

298

1



f

+ Tốc độ quay trái đất: 11

10 8553 ,

Hệ tọa độ quốc gia VN-2000:

- Hệ quy chiếu tọa độ và độ cao VN-2000 được bắt đầu thành lập từ năm

1994 và được công bố kết quả vào năm 2000

- Hệ VN-2000 có các tham số ch nh sau đây:

Ê-líp-xô-ít quy chiếu quốc gia là ê-líp-xô-ít WGS-84 toàn cầu với k ch thước:

- Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt tại Viện Nghiên cứu Địa chính thuộc Tổng cục Địa ch nh, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

- Hệ toạ độ phẳng UTM quốc tế, được thiết lập trên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với các tham số được tính theo ê-líp-xô-ít WGS-84 toàn cầu

- Điểm gốc hệ độ cao quốc gia: Điểm gốc độ cao đặt tại Hòn Dấu – Hải Phòng

Tính chuyển giữa các hệ tọa độ:

Muốn chuyển từ hệ toạ độ địa phương sang hệ toạ độ toàn cầu WGS 84 (và ngược lại) cần biết 9 tham số tính chuyển, bao gồm hai tham số mô tả kích thước hình dáng của ellipsoid (a và f) và 7 tham số tính chuyển toạ độ không gian là 3 giá trị độ lệch gốc toạ độ, 3 giá trị góc quay Euler của trục toạ độ

và 1 tham số về tỷ lệ dài



1.2 Cơ sở pháp lý và văn bản pháp quy

Cơ sở pháp lý:

- Luật Đất đai 2013 (c hiệu lực từ ngày 01-07-2014)

- Th ng tư 25/ 2014/ BTNMT quy định về bản đồ địa chính

- Th ng tư số 05/ 2009/ TT-BTNMT ngày 01/ 06/ 2009 của bộ Tài Nguyên

và M i Trường V/v hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm địa chính

- Th ng tư số 02/ 2007/ TT-BTNMT ngày 12/ 02/ 2007 của bộ Tài Nguyên và

M i Trường V/v hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm

- C ng văn số 1139/ĐĐBĐVN-CNTĐ an hành ngày 26/12/2011 về việc

sử dụng công nghệ GPS/GNSS trong đo lưới khống chế trắc địa

- Quy trình đo đạc lưới trắc địa bằng công nghệ GPS của Viện nghiên cứu địa chính ban hành năm 2002

1.3 Cơ sở thực tiễn

- Hệ thống định vị toàn cầu GPS hiện nay được xem là hệ thống c độ tin cậy chính xác nhất Hệ thống này đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như: thành lập bản đồ, giao thông, thám hiểm không gian, các mục đ ch quân sự…

- Đề tài đáp ứng được nhu cầu của ngành nói chung và của khu vực xã Bình Minh nói riêng trong việc thành lập bản đồ địa chính, phục vụ công tác cấp giấy CNQSDĐ cho tất cả các hộ gia đình, cá nhân, các tổ chức… trong xã

1.4 Nguồn tư liệu để nghiên cứu trong đề tài

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/5000 ở dạng số hệ tọa độ VN-2000, múi chiếu 3°, kinh tuyến 108°00’ do C ng ty Đo đạc Địa chính và Công trình thành lập bằng phương pháp phối hợp các tài liệu bản đồ ĐCCS thành lập năm 2007, ảnh hàng không chụp tháng 4 năm 2003, đo vẽ điều tra thực địa từ tháng 7 đến tháng

12 năm 2008 Đơn vị thi công khai thác tại Trung tâm Công nghệ Thông tin - Sở Tài nguyên và M i trường tỉnh Đồng Nai

- Bản đồ địa chính tỷ lệ 1/5000 thành lập năm 1994 được đơn vi thi c ng khai thác tại Văn Phòng Đăng ký Quyền sử dụng đất tỉnh Đồng Nai

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu

2.1.1 Mục tiêu chung

- Sử dụng được công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế địa chính phục vụ đo đạc thành lập bản đồ địa chính xã Bình Minh, huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

- Xây dựng hệ thống lưới khống chế địa chính cho xã Binh Minh bằng

công nghệ GPS

- Sử dụng máy thu tín hiệu vệ tinh 1 tần số: TRIMBLE R3 và ứng dụng

phần mềm TBC, HHMAPS trong xử lý tính toán và biên tập số liệu đo GPS

- Đánh giá tính khả thi của quy trình công nghệ, khả năng của trang thiết

bị và phần mềm chuyên dùng

2.1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Đo đạc GPS xác định tọa độ, độ cao của các điểm khống chế địa chính

- Các văn ản liên quan đến công nghệ đo và sử lý số liệu GNSS thành lập các điểm lưới khống chế địa chính phục vụ đo đạc thành lập bản đồ

Phạm vi nghiên cứu:

- Khu đo xã Bình Minh - huyện Trảng Bom - tỉnh Đồng Nai

- Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 20/3 / 2016 đến ngày 30/5/ 2016

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu các yêu cầu khi thành lập lưới địa chính bằng công nghệ GPS, theo các chỉ tiêu được qui định trong quy trình, quy phạm

- Thiết kế xây dựng hệ thống lưới địa chính

- Đo GPS tại các điểm lưới địa chính

- Xử lý tính toán bình sai, biên tập, đánh giá độ chính xác tọa độ và độ cao của lưới địa chính bằng phần mềm TBC và HHMAPS

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Các phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

Thu thập các tài liệu c liên quan đến địa àn nghiên cứu như: Tổng diện

t ch khu đo, các loại bản đồ, số lượng điểm khống chế, giao th ng, thủy hệ…, từ đ

tìm hiểu các vấn đề liên quan đến c ng việc sắp tới

Phương pháp khảo sát thực địa:

Tiến hành ra thực địa xem xét tổng quát khu vực nghiên cứu lập quyết định phù hợp cho công việc sau này như chọn vị tr đặt điểm khống chế, thiết kế ca đo…

Phương pháp chuyên gia:

Hệ thống định vị toàn cầu được đưa vào Việt Nam từ năm 1990 nhưng đến nay số người sử dụng c ng nghệ này chưa nhiều vả lại khi xử lý số liệu đo rất phức tạp do trong quá trình thu t n hiệu vệ tinh c rất nhiều nguyên nhân làm ảnh hưởng đến kết quả đo ch nh vì thế đối với những người chưa c kinh nghiệm khi xử lý phải thường xuyên tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực này khi c sự cố xảy ra

Phần mềm:

- Ứng dụng phần mềm TBCtrong xử lý tính toán số liệu đo GPS

- HHMAPS, Microsoft Word trong biên tập kết quả sau xử lý tính toán số liệu đo GPS

Thiết kế lưới trên bản đồ, chọn đồ hình lưới tối ưu

Khảo sát thực địa, chuyển thiết kế ra thực địa,

chọn điểm, chôn mốc

Đến điểm đo và tiến hành thu tín hiệu

Xử lý bình sai số liệu đo ằng phần mềm TBC (Trimble Business Center)

Công tác nghiệm thu giao nộp thành quả Trút số liệu đo từ máy thu sang máy tính

Chương 3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

3.1 Khái quát địa bàn nghiên cứu

3.1.1 Điều kiện tự nhiên

Vị trí địa lý:

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí xã Bình Minh

Xã Bình Minh thuộc huyện Trảng Bom tỉnh Đồng Nai với tổng diện tích

tự nhiên là 1447,13 ha, có vị tr địa lý nằm trong khoảng: Từ 100 46’ 22” đến

100 49’ 46” vĩ độ Bắc, từ 1060 56’ 20” đến 1070 00’ 46” kinh độ Đ ng

Tiếp giáp với các đơn vị hành chính sau:

Phía Bắc giáp xã vĩnh tân - huyện vĩnh cửu;

Ph a Đ ng Bắc giáp xã Sông Trầu;

Ph a Đ ng Thị Trấn Trảng Bom và xã Quảng Tiến;

Ph a Nam, Đ ng Nam giáp xã Giang Điền;

Ph a Tây Nam giáp xã Phước Tân – Tp Biên Hòa;

Phía Tây giáp xã Bắc Sơn

Địa hình:

Xã Bình Minh c địa hình tương đối bằng phẳng chủ yếu là địa hình đồi lượn sóng chia cắt nh , độ dốc trung bình < 80 Địa hình có chiều hướng thấp dần từ Đ ng Bắc sang Tây Nam, do địa hình đồi lượn sóng, nên việc chọn điểm

th ng hướng gặp rất nhiều kh khăn

Thực phủ:

Mật độ che phủ trong khu đo tương đối dày đặc, rậm rạp, phức tạp do cây trồng là các loại cây công nghiệp, cây lấy gỗ, cây ăn quả và các loại cây ngắn ngày như Cao su, Tràm, Điều, Mì, Bắp… nên tầm ngắm bị hạn chế rất nhiều Với mật độ che phủ rậm rạp, dày đặc trên khu đo đã gây nên rất nhiều kh khăn trong công tác chọn điểm th ng hướng lưới địa chính và việc đo vẽ chi tiết sau này

trung ở phía Bắc và Tây Nam Có suối chính là suối Đĩa và một số nhánh suối nhỏ khác Với mức độ thực phủ dày đặc của các vùng ven suối trên cũng gây

kh ng t kh khăn cho việc đi lại, chọn điểm và th ng hướng

Giao thông:

Mạng lưới giao th ng trên địa bàn toàn xã chủ yếu là đường đất, đá đi lại

kh khăn, c 02 tuyến chính là tuyến QL1A chạy qua trung tâm xã chạy từ phía Tây sang ph a Đ ng đến ranh giới xã Quảng Tiến và tuyến đường Võ Nguyên Giáp nối từ tuyến QL1A chạy theo hướng Tây Nam đến ranh giới xã Phước Tân,

Tp Biên Hòa, với tổng chiều dài 02 tuyến là khoảng 4.6 km.Khu vực phía Bắc

xã do bị hồ chứa nước Sông Mây chia cắt nên phai đi qua xã Bắc Sơn Vì giao thông chủ yếu là đường đất nên việc đi lại gặp nhiều kh khăn

3.1.2 Hiện trạng kinh tế, xã hội

Dân số:

Trên địa àn khu đo chủ yếu là người dân tộc Kinh và một số dân tộc thiểu

số khác cùng sinh sống như dân tộc Hoa, Tày, Nùng, Khơ me, Dao, Chăm, Thái, Mường , dân số và mật độ dân số tại các xã cụ thể như sau:

Xã Binh Minh có 3 ấp; tổng số 4113 hộ, 20676 người với tổng diện tích tự nhiên là 1.447,13 ha

Kinh tế:

- Nền kinh tế chủ yếu là dựa vào sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, thương mại và dịch vụ, nhìn chung mặt bằng kinh tế của xã trong địa

àn khu đo tương đối thấp

- Thu nhập ình quân đầu người năm 2013 của xã Bình Minh là: 33, 28 triệu đồng/ người/ năm

Y tế, giáo dục:

C ng tác chăm s c sức khỏe cộng đồng ngày càng được nâng cao về chất lượng các cơ sở y tế trên địa àn xã ngày càng được hoàn thiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị khám chữa bệnh, đội ngũ y ác sỹ đảm bảo cho việc khám chữa bệnh của người dân.Công tác giáo dục đào tạo được đẩy mạnh,trên địa bàn

xã c trường mầm non, trường tiểu học, trường trung học cơ sở, chất lượng giáo dục đào tạo trong những năm gần đây được nâng lên đáng kể

Quốc phòng - an ninh:

Nhìn chung công tác an ninh - quốc phòng và trật tự an toàn xã hội trên địa àn khu đo đều thực hiện tốt, kh ng để xảy ra đột biến xấu, đảm bảo giữ vững sự ổn định chính trị, trật tự an toàn xã hội cao

3.2 Yêu cầu khi thành lập lưới địa chính bằng công nghệ GNSS

3.2.1 Quy định chung

- Lưới địa ch nh được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc bằng công nghệ GNSS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, tứ giác để làm cơ sở phát triển lưới khống chế đo vẽ

- Dù thành lập lưới địa chính bằng phương pháp nào cũng phải đảm bảo

độ chính xác sau ình sai theo quy định tại bảng (3.1)

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thành lập lưới địa chính

STT Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới địa chính Chỉ tiêu kỹ

thuật

1 Trị tuyệt đối của sai số trung phương vị tr điểm sau

2 Sai số trung phương tương đối cạnh sau bình sai ≤ 1:50000

3 Trị tuyệt đối sai số trung phương tuyệt đối cạnh dưới

4

Trị tuyệt đối sai số trung phương phương vị cạnh sau

bình sai:

- Đối với cạnh lớn hơn hoặc bằng 400 m

- Đối với cạnh nhỏ hơn 400 m

Nguồn: Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT quy đinh về bản đồ địa chính

- Lưới địa chính phải được đo nối với ít nhất 2 điểm toạ độ nhà nước có

độ chính xác từ điểm địa ch nh cơ sở hoặc từ điểm hạng IV nhà nước trở lên