TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ GNSS VÀ MÔ HÌNH QUASIGEOID ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO NHÀ NƯỚC

MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GNSS 3 1.1. Tổng quan về công nghệ GNSS 3 1.1.1. Cấu trúc chung của hệ thống GNSS 3 1.1.2. Các hệ thống GNSS toàn cầu 4 1.1.3. Trị đo và phương pháp đo trong công nghệ GNSS 15 1.1.4. Các nguồn sai số trong GNSS 21 1.2. Khả năng ứng dụng công nghệ GNSS trong đo cao 25 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH QUASIGEOID TOÀN CẦU VÀ MÔ HÌNH QUASIGEOID CỤC BỘ 35 2.1. Khái quát chung về mô hình Quasigeoid 35 2.2. Mô hình Quasigeoid toàn cầu 38 2.3. Mô hình Quasigeoid cục bộ 49 CHƯƠNG 3: TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ GNSS VÀ MÔ HÌNH QUASIGEOID ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO NHÀ NƯỚC 56 3.1. Xác định độ cao trắc địa bằng công nghệ GNSS 56 3.2. Xác định dị thường độ cao từ mô hình EGM2008 56 3.3. Thực nghiệm tích hợp công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid 2008 để xác định độ cao nhà nước 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

LÒ HUYỀN TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ GNSS

VÀ MÔ HÌNH QUASIGEOID

ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO NHÀ NƯỚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

LÒ HUYỀN TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ GNSS

VÀ MÔ HÌNH QUASIGEOID

ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO NHÀ NƯỚC

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ

Mã ngành: D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THỊ HOA

HÀ NỘI, 2017

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

-1984

Hệ quy chiếu thế giới do cơ quan Bản đô

Bộ quốc phòng Mycông bố năm 1984

Geospatial-Intelligence Agency

Cơ quan tình báo không gian

địa lý quốc gia

Laboratory

Phòng thí nghiệm Nghiên cứu

Hải quân

Bundesamt fürKartographie undGeodäsie

Cơ quan Liên bang về Bản đô và

Đo đạc

DANH MỤC BẢNG

TrangBảng 3.4 Trích giá trị (hGNSS – hTC ) tại một số điểm trong tập hợp 822 điểm 68 Bảng 3.5 Kết quả tính toán giá trị chênh (hGNSS – hTC ) trên 818 điểm 68

DANH MỤC HÌNH

Bảng 3.4 Trích giá trị (hGNSS – hTC ) tại một số điểm trong tập hợp 822 điểm 68 Bảng 3.5 Kết quả tính toán giá trị chênh (hGNSS – hTC ) trên 818 điểm 68

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong thời đại công nghệ GNSS (Global Navigation Satellite System), vị trí điểmtrên bề mặt Trái đất đã được giải quyết một cách hiệu quả, nhưng độ cao của điểmchưa thể giải quyết trọn vẹn nếu như không có thông tin về Geoid hay Quasigeoid Trên quy mô toàn cầu, các nhà khoa học đã nghiên cứu và xây dựng được một số

mô hình Quasigeoid Các mô hình này được cung cấp miễn phí giá trị dị thường độcao, mở ra cơ hội tích hợp với công nghệ GNSS để xác định độ cao chuẩn thay thế chophương pháp đo thủy chuẩn truyền thống vốn tốn nhiều thời gian và công sức Để làmsáng tỏ bản chất của giải pháp tích hợp này, em đã chọn đề tài tốt nghiệp với tên gọi:

“Tích hợp công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid để xác định độ cao nhà nước”

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu quy trình tích hợp công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid để xácđịnh độ cao nhà nước

- Tiến hành thực nghiệm công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid để xác định độcao nhà nước

3 Nội dung nghiên cứu

- Khái quát về công nghệ GNSS và ứng dụng của GNSS trong xác định độ cao

- Mô hình Quasigeoid toàn cầu và mô hình Quasigeoid cục bộ

- Tích hợp công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid để xác định độ cao nhà nước

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập các tài liệu liên quan: tìm hiểu, thu thập, hệ thống hóa và

kế thừa các tài liệu đã nghiên cứu hoặc có liên quan

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu: tổng hợp và xử lý các số liệu liên quan

- Phương pháp phân tích: sử dụng các phương tiện và công cụ tiện ích, phân tíchlogic các tư liệu đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra các kết luận chính xác

- Phương pháp thực nghiệm: trên cơ sở lí thuyết có được từ thông tin liên quanthu thập, thống kê sử dụng số liệu thực tế để đưa ra được sản phẩm như yêu cầu thực

tế sản xuất

5 Cấu trúc đồ án

- Chương 1: Tổng quan về công nghệ GNSS

- Chương 2: Mô hình Quasigeoid toàn cầu và mô hình Quasigeoid cục bộ

- Chương 3: Tích hợp công nghệ GNSS và mô hình Quasigeoid để xác định độcao nhà nước

6 Lời cám ơn

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Kĩ thuật Trắcđịa – Bản đô đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thứcquý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt, khoa đã tổchức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinhviên Em cũng xin gửi lời cám ơn đặc biệt đến TS Phạm Thị Hoa – Trưởng khoa Trắcđịa- Bản đô đã giúp đỡ em trong thời gian qua để em có thể hoàn thành quá trình làm

đô án một cách tốt nhất

Bước đầu đi vào thực tế, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Dovậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học để kiến thức của emtrong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Kĩ thuật Trắc địa – Bản đô thật dôidào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạtkiến thức cho thế hệ mai sau, đạt được nhiều thành công tốt đẹp trong công việc

Trân trọng!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lò Huyền Trang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GNSS

1.1 Tổng quan về công nghệ GNSS

GNSS là tên dùng chung cho các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh, đượccấu thành như một chòm sao (một nhóm hay một hệ thống) của quy đạo vệ tinh kếthợp với thiết bị ở mặt đất Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xácđịnh được khoảng cách đến bốn vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó.GNSS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên trái đất và 24 giờ mộtngày My là nước đầu tiên phóng lên và đưa vào sử dụng hệ vệ tinh dẫn đường này

My đặt tên cho hệ thống này là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS (GlobalPositioning System), ban đầu là để dùng riêng cho quân sự, về sau mở rộng ra sử dụngcho dân sự trên phạm vi toàn cầu, bất kể quốc tịch và miễn phí

Phương pháp sử dụng GPS/GNSS được coi là phương pháp dẫn đường vô tuyếnđiện, các vệ tinh hệ thống định vị toàn cầu được coi là các trạm phát vô tuyến điện,hay nói chính xác hơn “các trạm phát vô tuyến điện ở trong vũ trụ” (space-based radiowave transmitters) Phương pháp dẫn đường vô tuyến điện là phương pháp sử dụngthiết bị phát sóng vô tuyến điện từ một trạm phát cố định có vị trí đã biết, tại điểm thusóng máy thu sẽ tính toán thời gian, khoảng cách và kết quả thu được vị trí máy thusóng vô tuyến điện

Hiện nay, GNSS là tên gọi chung cho 3 hệ thống định vị dẫn dường toàn cầu sửdụng vệ tinh là GPS (Global Positioning System) do My chế tạo và hoạt động từ năm

1994, GLONASS (GLobal Orbiting Navigation Satellite System) do Nga chế tạo vàhoạt động từ năm 1995, và hệ thống GALILEO mang tên nhà thiên văn học GALILEO

do Liên minh châu Âu (EU) chế tạo và dự kiến được đưa vào sử dụng trong năm 2010.Nguyên lý hoạt động chung của ba hệ thống GPS, GLONASS và GALILEO cơ bản làgiống nhau Trung Quốc cho biết cũng đã gần hoàn thiện để có hệ GNSS của riêngmình Ấn Độ cũng công bố xây dựng hệ GNSS của mình có tên là IRNSS và sẽ đi vàohoạt động năm 2012

1.1.1 Cấu trúc chung của hệ thống GNSS

Mỗi hệ thống GNSS có ít nhiều sự khác biệt cho từng thành phần nhưng cấu trúc

- Phần không gian: Bao gôm các vệ tinh quay quanh Trái đất trên quy đạo theoquy đạo xác định, chúng truyền những tín hiệu cần thiết cho hệ thống hoạt động.

- Phần điều khiển: Bao gôm các tiện ích trên mặt đất thực hiện nhiệm vụ theodõi, điều khiển vệ tinh, tính toán quĩ đạo cần thiết cho sự quản lý mảng không gian vànạp dữ liệu lên vệ tinh

- Phần sử dụng: Toàn thể các thiết bị thu và ky thuật tính toán để cung cấp chongười sử dụng thông tin về vị trí

1.1.2 Các hệ thống GNSS toàn cầu

1.1.2.1 Hệ thống TRANSIT

Hình 1.1 Hệ thống TRANSIT, tiền thân của GPS

Từ năm 1959, hải quân My đã bắt tay vào thiết kế và hình thành hệ thống đạohàng vệ tinh TRANSIT, chính vì thế nên hệ thống này còn được gọi là hệ thống vệ tinhdẫn đường hải quân Hệ thống TRANSIT gôm từ 4 đến 6 vệ tinh chuyển động trên quyđạo cách mặt đất khoảng 1000km Chu kỳ chuyển động của vệ tinh khoảng 105 phút.Góc nghiêng (i) của mặt phẳng quy đạo xấp xỉ 90°, như vậy các vệ tinh chuyển độnggần như theo hướng đường kinh tuyến Hệ thống đạo hàng vệ tinh TRANSIT là hệthống hoạt động dựa trên nguyên lý đo hiệu khoảng cách theo hiệu ứng Doppler Vệtinh TRANSIT chuyển động ở quy đạo thấp do đó hiệu khoảng cách xác định dựa vàophương trình quan trắc Doppler sẽ chính xác hơn, song ảnh hưởng nhiễu của trọngtrường Trái đất đến quy đạo vệ tinh lại phức tạp hơn Độ chính xác đo biến đổi khoảngcách bằng hệ thống Doppler có thể đạt cỡ 0,03m/s Trong thời gian này Liên Xô cũngtiến hành xây dựng hệ thống định vị TSICADA có nguyên lý hoạt động tương tự như

hệ thống định vị TRANSIT.

Hệ thống TRANSIT và TSICADA được coi là những hệ thống định vị vệ tinhtoàn cầu đầu tiên, là bước đi ban đầu để có được các hệ thống định vị vệ tinh hoàn hảohơn là GPS và GLONASS như hiện nay

Do vệ tinh TRANSIT chuyển động trên quy đạo thấp, chu kỳ xấp xỉ 105 phút, dođó thời gian quan sát liên tục một vệ tinh TRANSIT kéo dài trong khoảng 15-20 phút.TRANSIT sử dụng hai tần số sóng tải ổn định là 150MHz và 400MHz

Dựa trên kết quả quan sát một vệ tinh trên quy đạo tại các thời điểm khác nhau3

Phương pháp quan sát vệ tinh bằng hiệu ứng Doppler đã được sử dụng khá rộngrãi do thiết bị quan sát đơn giản, gọn nhẹ, đông thời vẫn đảm bảo độ chính xác yêu cầutrong công tác dẫn đường trên biển Một ưu điểm của định vị vệ tinh theo nguyên lýDoppler là không cần yêu cầu quá cao về độ chính xác thời gian Với mục đích dẫnđường, độ chính xác định vị vệ tinh của hệ thống này ở chế độ tức thời là ±200m.Với mục đích trắc địa, hệ thống TRANSIT có thể cho phép định vị với độ chínhxác cỡ 0.5m đến 1m, nếu quan sát trong vài ngày và sử dụng lịch vệ tinh chính xác.Bằng ky thuật Doppler, trong các năm 1987-1988 ở Việt Nam đã xây dựng mạng lướiDoppler gôm 14 điểm phân bố trên cả nước

Hệ thống TRANSIT đã ngừng hoạt động vào ngày 31 tháng 12 năm 1996, nhưng

ky thuật Doppler vẫn đang được sử dụng trong hệ thống DORIS của Pháp Ngay tronghệ thống GPS người ta vẫn sử dụng cả trị đo Doppler làm một nguôn số liệu đầu vàocho bài toán định vị

1.1.2.2 Hệ thống GPS

Trong quá trình vẫn hành hệ thống TRANSIT, một số nhược điểm của hệ thốngnày đã sớm được chỉ ra Ngay từ năm 1970, Bộ quốc phòng My đã đưa ra đề án xâydựng một hệ thống định vị toàn cầu khác có những ưu điểm vượt trội hơn hệ thốngTRANSIT Đó là GPS (Global Positioning System) dùng để chỉ hệ thống định vị toàncầu do Bộ quốc phòng My thiết kế và điều hành, thường gọi GPS là NAVSTAR GPS(Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System) GPS bao gôm 32vệ tinh chuyển động trong 6 mặt phẳng quy đạo GPS ban đầu chỉ dành cho các mụcđích quân sự, nhưng từ năm 1980 chính phủ My cho phép sử dụng trong dân sự nhưngvới giới hạn độ chính xác bởi nhiễu cố ý SA GPS hoạt động trong mọi điều kiện thờitiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24 giờ một ngày Không mất phí thuê bao hoặc mất tiền trảcho việc thiết lập sử dụng GPS nhưng phải tốn tiền không rẻ để mua thiết bị thu tínhiệu và phần mềm nhúng hỗ trợ Năm 1983, tại Eiffel một bang miền Tây thuộc cộnghòa liên bang Đức đã ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới khống chế đầu tiênthành công Từ tháng 5/2000, My chính thức bỏ nhiễu cố ý SA Việc xây dựng thànhcông GPS là nhờ vào những thành tựu khoa học và ky thuật sau:

- Độ tin cậy cao của hệ thống không gian;

- Công nghệ đông hô nguyên tử độ chính xác cao;

- Khả năng xác định và theo dõi vệ tinh một cách chính xác;

- Công nghệ VLSI và quang phổ rộng

Cấu trúc hệ thống GPS gôm 3 phần chính tương tự với cấu trúc của GNSS đãtrình bày ở mục 1.1.1 Nội dung cấu trúc cụ thể của GPS như sau:

a) Phần không gian trong hệ thống GPS (Space Segment)

Trong phần không gian, các chức năng chính của vệ tinh bao gôm:

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

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

- Truyền thông tin và tín hiệu đến người sử dụng trên một hay hai tần số

Các thế hệ vệ tinh GPS được đánh số Block I, II, IIA, IIR và IIF Thế hệ vệ tinhđầu tiên là Block I được xây dựng bởi Rockwell International Corporation, nặngkhoảng 800kg và tuổi thọ khoảng 5 năm Block II và IIA cũng do công ty này xâydựng nhưng nặng đến 900 kg Tuổi thọ của chúng khoảng 7.5 năm Sự thay thế các

vệ tinh Block II/IIA bằng Block IIR bắt đầu từ năm 1996 Những vệ tinh này do công

ty General Electric xây dựng Block IIF phóng lên quĩ đạo từ năm 2005

Đến năm 2003 trên quĩ đạo vệ tinh của hệ thống GPS có 26 vệ tinh Block IIA vàIIR có cấu hình như sau:

- Có 6 mặt phẳng quĩ đạo gần tròn;

- Trên mỗi mặt phẳng quĩ đạo có 4 đến 5 vệ tinh;

- Mặt phẳng quĩ đạo nghiêng so với xích đạo khoảng 55°;

- Độ cao bay trên mặt đất xấp xỉ 20.200km;

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

- Thông báo hàng hải chứa đựng thông tin về vị trí và đông hô vệ tinh;

Các sóng tải L1 và L2 thuộc dải sóng cực ngắn với tần số lớn thì các tín hiệu sẽ ítbị ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu

Các sóng tải được điều biến bởi 3 loại code khác nhau: C/A-code, P-code, Y-code

- C/A - code là code thô/thâu tóm (Coarse/Acquisition) Nó được sử dụng cho cácmục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1 Code này được tạo bởi một chuỗi các số

0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 1,023 MHz tức chỉ bằng1/10 tần số cơ sở, và được lặp lại sau mỗi miligiây Mỗi vệ tinh được gắn một C/A-code riêng biệt

- P – code là code chính xác (Precise) Nó được sử dụng cho các mục đích quânsự, tức là để đáp ứng các yêu cầu có độ chính xác cao và điều biến cả 2 sóng tải L1 vàL2 Code này được tạo bởi nhiều chữ số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫunhiên với tần số 10,23 MHz, độ dài toàn phần của code là 267 ngày nghĩa là sau 267ngày code mới lặp lại Tuy vậy người ta chia code này thành các đoạn có độ dài 7 ngàyvà gán cho các vệ tinh một trong các đoạn code như thế, cứ sau một tuần lại thay đổi.Bằng cách này P – code rất khó giải mã để sử dụng nếu không được cho phép

- Y – code là code bí mật được phủ lên P – code nhằm chống bắt chước, gọi là kythuật AS (Anti Spoosing) Chỉ có các vệ tinh thuộc các khối từ sau năm 1989 mới cókhả năng này

Ngoài các tần số trên, các vệ tinh còn có thể trao đổi với các trạm điều khiển trênmặt đất qua các tần số 1783,74 MHz và 2227,5 MHz để truyền thông tin đạo hàng vàlệnh điều khiển tới vệ tinh

Tất cả các vệ code được khởi tạo lại sau mỗi tuần lễ GNSS vào đúng thứ 7, chủnhật Như vậy tuần lễ GNSS là đơn vị thời gian lớn nhất sử dụng công nghệ GNSS

b) Phần điều khiển của hệ thống GPS (Control Segment)

Mảng điều khiển bao gôm các tiện ích cần thiết cho việc giám sát sức khoẻ; Theodõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh Để duy trì hoạtđộng của toàn bộ hệ thống cũng như hiệu chỉnh tín hiệu thông tin của vệ tinh Có cáctrạm quan sát trên mặt đất, chia thành trạm trung tâm và trạm con Các trạm con, vậnhành tự động, nhận thông tin từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ Sau đó các trạm con gửi

thông tin đã được hiệu chỉnh trở lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúng trên quyđạo và thời gian truyền tín hiệu Nhờ vậy, các vệ tinh mới có thể đảm bảo cung cấpthông tin chính xác tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào Có 5 trạm điều khiển trên mặtđất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension Is, Diego Garcia và Kwajalein Chức năngcủa chúng như sau:

Tất cả 5 đều là trạm giám sát, theo dõi vệ tinh và truyền dữ liệu đến trạm điềukhiển chính Trạm đặt tại Colorado Springs là trạm điều khiển chính (MSC) Tại đó dữliệu theo dõi được xử lý nhằm tính toạ độ và số hiệu chỉnh đông hô vệ tinh Ba trạm tạiAscension, Diego Garcia và Kwajalein là các trạm nạp dữ liệu lên vệ tinh Dữ liệu baogôm các bản lịch và thông tin số hiệu chỉnh đông hô vệ tinh trong thông báo hàng hải Cùng với các trạm quan sát NGA được vận hành ở Anh, Argentina, Ecuador,Bahrain, Úc và Washington DC Thông tin đường bay của vệ tinh đi được gửi đến Air

Force Space Command's MCS ở Schriever Air Force Base 25 km đông nam của

Colorado Springs, do 2nd Space Operations Squadron (2 SOPS) của U.S Air Forcevận hành Sau đó 2 SOPS liên lạc thường xuyên với mỗi vệ tinh GPS thông qua việccập nhật định vị sử dụng các ăng ten mặt đất chuyên dụng hoặc dùng chung (AFSCN)(các ăng ten GPS mặt đất chuyên dụng được đặt ở Kwajalein, đảo Ascension, DiegoGarcia, và Cape Canaveral) Các thông tin cập nhật này đông bộ hóa với các đông hônguyên tử đặt trên vệ tinh trong vòng một vài phần tỉ giây cho mỗi vệ tinh, và hiệuchỉnh lịch thiên văn của mô hình quy đạo bên trong mỗi vệ tinh Việc cập nhật đượctạo ra bởi bộ lọc Kalman sử dụng các tín hiệu/thông tin từ các trạm quan sát trên mặtđất, thông tin thời tiết không gian và các dữ liệu khác

Hình 1.3 Các trạm điều khiển GPS trênThế Giới

Đoạn sử dụng bao gôm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinhđể khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng kể cảtrên trời, trên biển và trên đất liền Đó có thể là một máy thu riêng biệt hoạt động độclập (trường hợp định vị tuyệt đối) hay một nhóm gôm từ 2 máy thu trở lên hoạt độngđông thời theo một lịch trình thời gian nhất định (trường hợp định vị tương đối) hoặchoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ phát tín hiệu vô tuyến hiệuchỉnh cho các máy thu khác (trường hợp định vị vi phân) Đó còn là cả một hệ thốngdịch vụ đạo hàng GPS đa năng trên phạm vi toàn cầu hoặc ở từng khu vực đang đuợcthiết lập ở một số nước phát triển Phần sử dụng gôm 3 bộ phận chính:

- Phần cứng: Máy thu mạch điện tử, các bộ dao tần số, các ăngten và thiết bịngoại vi cần thiết để máy thu hoạt động (ví dụ nguôn điện…)

- Phần mềm: Các chương trình xử lý dữ liệu từ vệ tinh Ví dụ chuyển đổi các tínhiệu thu được thành những thông tin định vị hoặc dẫn đường… Những chương trình nàycho phép người sử dụng tác động khi cần để có thể lợi dụng được những ưu điểm củanhiều đặc tính định vị GPS Những chương trình này có thể sử dụng được trong điềukiện ngoại nghiệp và được thiết kế sao cho có thể cung cấp những thông báo hữu ích vềtrạng thái và sự tiến bộ của hệ thống tới người điều hành Ngoài ra trong phần mềm cònbao gôm những phần mềm phát triển tính độc lập của máy thu GPS, có thể đánh giáđược các nhân tố như tính sẵn sàng của vệ tính và độ tin cậy của độ chính xác

- Phần triển khai công nghệ: Gôm công nghệ liên quan đến lĩnh vực GPS ví dụ:Cải tiến thiết bị máy thu, phân tích và mô hình hóa hiệu ứng của ăng ten khác nhau,hiệu ứng truyền sóng và sự phối hợp của chúng trong phần mềm xử lý số liệu, pháttriển các hệ thống liên kết truyền thông theo một các tin cậy cho các hoạt động định vịGPS cự ly dài và ngắn khác nhau và theo dõi các xu thế phát triển trong lĩnh vực giá cảvà hiệu suất thiết bị

1.1.2.3 Hệ thống GLONASS

Từ năm 1976, Bộ quốc phòng Liên Xô đã nghiên cứu xây dựng hệ thống định vịtoàn cầu GLONASS Ngày 12 tháng 10 năm 1982, vệ tinh đầu tiên của GLONASSđược phóng lên quy đạo GLONASS là từ viết tắt của cụm từ tiếng Nga "GlobalnayaNavigatsionnaya Sputnikovaya Sistema" (tạm dịch là hệ thống định vị vệ tinh toàncầu) GLONASS là hệ thống định vị vệ tinh do Lực lượng Phòng vệ Không gian của

Nga điều hành, tương tự GPS; 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 hòaliên bang Nga tiếp tục duy trì hoạt động Hệ thống GLONASS bao gôm 30 vệ tinhchuyển động trong 3 mặt phẳng quy đạo GLONASS sử dụng hệ thống tọa độ PZ–90

về hệ thống giờ UTC (SU)

Cũng giống như GPS, chức năng chính của GLONASS là hệ thống điều hướngcho xe hơi và hàng không Tuy nhiên, ban đầu nó được ngành quốc phòng của Ngadùng làm hệ thống dẫn đường trong các môi trường đòi hỏi tốc độ cao như trong máybay phản lực và tên lửa đạn đạo

GLONASS bắt đầu ra mắt vào cuối thập kỷ 70 của thế kỷ trước Ban đầu, nóđược sử dụng chủ yếu cho việc định vị thời tiết và đo vận tốc Tuy nhiên sau sự sụp đổcủa Liên Xô, sự đầu tư cho GLONASS bị cắt giảm khiến dự án bị đình trệ Kết hợpvới tuổi đời của vệ tinh ngắn (khoảng 3 năm), nên rất ít người tin tưởng vào thànhcông của chương trình GLONASS Thế nhưng mọi sự thay đổi vào năm 2011 khi Thủtướng Nga Vladimir Putin tuyên bố coi việc hoàn thành chương trình GLONASS làmột ưu tiên quốc gia và đầu tư ô ạt cho dự án này, biến nó trở thành tổ hợp công nghệtối quan trọng

Vào năm 2007, ông Putin ban hành sắc lệnh liên bang mở GLONASS cho sửdụng dân sự không giới hạn, đưa hệ thống này trở thành thách thức với hệ thống GPScủa My Vào năm 2010, GLONASS đã phủ khắp lãnh thổ của Nga Một năm sau đó,nhờ vào chòm sao vệ tinh quay theo quy đạo mà nó đã phủ khắp toàn cầu

GLONASS ban đầu sử dụng phương pháp truy cập đa tần FDMA (FrequencyDivision Multiple Access Method) để liên lạc với các vệ tinh, với 25 kênh cho 24 vệtinh Đây là giao thức phổ biến trong liên lạc vệ tinh nhưng có hạn chế là dễ bị cannhiễu và gián đoạn Từ năm 2008, GLONASS đã sử dụng CDMA (Code DivisionMultiple Access Technique) để mang đến khả năng tương thích với các vệ tinh GPS.Bởi vì các thiết bị nhận GLONASS tương thích với cả FDMA và CDMA nên chúngchúng có kích cỡ lớn hơn và đắt đỏ hơn GPS

Hệ thống GLONASS có cấu trúc gôm 3 thành phần là phần không gian, phầnđiều khiển, phần sử dụng:

Đoạn không gian bao gôm các vệ tinh chuyển động trên bề mặt quả đất theo ba

bề mặt quy đạo với góc nghiêng 64,8° và độ cao 19100km cách mặt đất Trên mỗi quyđạo các vệ tinh có độ giãn cách là 45°, chu kỳ quay cỡ 676 phút Các mặt phẳng quyđạo được phân bố cách đều nhau 120°

Các vệ tinh được đặt vào các khe quy đạo Các vệ tinh trong mặt phẳng quy đạo

2 và 3 dịch chuyển ±30° so với mặt phẳng quy đạo 1

Tương tự như hệ thống GPS, mội vệ tinh GLONASS cũng truyền tín hiệu trênsóng tải L1 và L2 với hai tần số tương ứng là f1 và f2 Từ năm 2009, các vệ tinhGLONASS-K có khả năng phát thêm tín hiệu L3 Tín hiệu của vệ tinh GLONASScũng được điều biến theo code tựa ngẫu nhiên C/A và P-code

b) Phần điều khiển của hệ thống GLONASS

Phần điều khiển của GLONASS cũng có chức năng tương tự như phần điềukhiển của GPS Phần điều khiển GLONASS gôm năm trạm quan sát đặt trên lãnh thổNga và được liên kết với trạm điều khiển trung tâm Từ năm 1999, Nga đã phối hợpvới một số nước khác để tăng cường thêm trạm quan sát vệ tinh GLONASS đặt ởngoài nước Nga

c) Phần sử dụng của hệ thống GLONASS

Phần sử dụng bao gôm tất cả máy thu tín hiệu vệ tinh và chương trình xử lý, tínhtoán số liệu Hiện nay một số hãng chế tạo máy thu GPS kết hợp GLONASS như:Ashtech Z-18 (My), GB-1000 (Topcon- Nhật Bản), OEMV-1G, OEMV-2, OEMV-3,…

1.1.2.4 Hệ thống Galilleo

Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từnăm 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 ban đầu 2 năm) Galilleo là câu trả lời của

cộng đông châu Âu đối với GPS Không giống như GPS và GNSS, trong khi 2 hệthống này được đầu tư, quản lý và điều hành bởi các tổ chức quân sự theo yêu cầu củamỗi quốc gia thì Galilleo được quản lí và điều hành bởi các tổ chức dân sự, kinh phíđầu tư phát triển các hợp phần chính của hệ thống cũng như kinh phí duy trì hệ thốngđược kêu gọi từ nguôn vốn thương mại Galilleo được thiết kế với một trùm gôm 30 vệtinh (27 vệ tinh hoạt đông & 3 vệ tinh dự phòng) toàn bộ các hệ thống hợp phần mặtđất cần thiết phục vụ cho hệ thống Quy đạo bay của Galilleo cao hơn so với GPS,

nhưng nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống GPS Theo công bố thì trùm vệ tinh củaGalilleo được thiết kế để tại bất kỳ thời điểm nào trong ngày mọi vị trí trên Trái đấtđều có thể quan sát được ít nhất 8 vệ tinh.

Cấu trúc hệ thống GALILLEO vẫn có cấu trúc tương tự như hệ thống GNSS,gôm 3 thành phần:

a) Phần không gian của hệ thống GALILLEO

Phần này gôm 30 vệ tinh (3 vệ tinh dự phòng) phân bố trên 3 mặt phẳng quy đạocó dạng gần tròn cách đều nhau 120° và nghiêng là 56° so với mặt phẳng xích đạo Vệtinh chuyển động ở độ cao 23616km với chu kỳ 14h21’

b) Phần điều khiển của hệ thống GALILLEO

Phần điều khiển gôm các trạm đặt trên lãnh thổ châu Âu và cả các trạm ngoàichâu Âu Ngoài chức năng theo dõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữliệu lên vệ tinh, các trạm điều khiển này còn xác định để truyền phát thông qua các vệtinh các số liệu liên quan đến việc cảnh báo (báo động) sự cố của hệ thống và phát đicác thông tin đến những đơn vị thành viên, các trang tâm dịch vụ thương mại và các hệthống địa phương liên quan

c) Phần sử dụng của hệ thống GALILLEO

Phần sử dụng bao gôm tất cả các máy thu tín hiệu vệ tinh và chương trình xử lý,tính toán số liệu Khác với GPS và GLONASS, phần sử dụng của Galilleo sẽ phânquyền khai thác cho người sử dụng tùy theo kinh phí họ chi trả tùy với các loại hìnhdịch vụ sau:

- Dịch vụ mở (Open Service): Dịch vụ miễn phí có sẵn cho thị trường các ứngdụng đòi hỏi phải định vị đơn giản và không cần sự đảm bảo Nó giống như GPSnhưng mà không bất kỳ cơ sở hạ tầng mặt đất bổ sung

- Dịch vụ Thương mại CS (Commercial Service): Dịch vụ này đòi hỏi được sửdụng chuyên nghiệp, có độ chính xác cao hơn và cung cấp dich vụ đảm bảo có thu phí.Tín hiệu truyền đi đã được mã hóa tạo tính bảo mật cao Bên cạnh đó, hệ thống cungcấp dữ liệu tốc độ thấp, đảm bảo năng lực và phát sóng tín hiệu chuyển hướng bổ sungđể duy trì các ứng dụng thương mại

- Dịch vụ An toàn của cuộc sống (Safety of Life Service): Đây là một dịch vụ cho

thực và thông tin toàn vẹn được phát sóng, có sự tương tác thông tin hai chiều theothời gian thực.

- Dịch vụ Điều hành công vụ (Public Regulated Service): Chỉ dành cho đối tượngđược chính phủ cho phép sử dụng

- Dịch vụ tìm kiếm cứu nạn (Search and Rescue Service): Dịch vụ cho phép pháthiện nguy hiểm và phát đi cảnh báo theo thời gian thực Nó tương thích với COSPAS-SARSAT, đảm bảo thông tin tương tác hai chiều

Ngày 30 tháng 11 năm 2007, 27 bộ trưởng giao thông vận tải các nước thànhviên của EU đã đi đến một thỏa thuận sẽ đưa vào vận hành hệ thống trước năm 2013

Bảng 1.1 Độ chính xác định vị của các dịch vụ của Galilleo

xác thờigian

Dịch vụ Sol (mức

độ chính xác cao)

Có rất nhiều điểm giống nhau giữa tín hiệu được Galilleo dự kiến sử dụng (L1,E5s & E5b) và các tín hiệu của hệ thống GPS sau khi hiện đại hóa (L2C, L5 và dựkiến tương lai là L1c) Khả năng hoạt động của Galilleo được hi vọng tối thiểu cũngphải tốt bằng GPS dân dự, và trong 1 vài khía cạnh khác sẽ vượt trội hơn so với GPS(bao gôm các đông hô nguyên tử gắn trực tiếp trên bo mạch)

Để đảm bảo an toàn số liệu cho người sử dụng, hệ thống GALILLEO còn cóchức năng cảnh báo khi sai số định vị tuyệt đối vượt quá giới hạn nhất định

Một số thông tin để so sánh giữa 3 hệ thống GPS, GLONASS, GALILLEO đượcthể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Bảng so sánh tổng hợp GPS, GLONASS, GALILLEO

Số vệ tinh Luôn có 24 vệ tinh

hoạt động(32 trên quy đạo)

29 vệ tinh(24 vệ tinhvận hành)

12 vệ tinh (22 vệ tinhnữa sẽ phóngtrong tương lai)

(L1 signal)1,2276 GHz(L2 signal)

khoảng1,602 GHz (SP)khoảng1,246 G

1,164 – 1.215 GHz(E5a & E5b)1,260 – 1,300 GHz (E6)1,559 – 1,592 GHz(E2 – L1 – E11)

1.1.3 Trị đo và phương pháp đo trong công nghệ GNSS

1.1.3.1 Các trị đo

a) Trị đo khoảng cách giả theo tín hiệu Code

Trị đo mã (code) tương đương với hiệu thời gian khi nhận tín hiệu (được biểu

diễn trong khung thời gian của máy thu) và thời gian lan truyền (biểu diễn theo khungthời gian của vệ tinh) của tín hiệu vệ tinh Giả cự ly là khoảng cách từ ăng ten của máythu tới ăng ten của vệ tinh kèm theo độ lệch thời gian giữa đông hô máy thu và đông

hô vệ tinh và các sai số khác Khoảng cách giả đơn vị là mét:

R= c.t (1.1)Nếu ta kí hiệu tọa độ của vệ tinh là XS , YS, ZS tọa độ của điểm xét (máy thu) là

x, y, z thời gian lan truyền của tín hiệu vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đông bộgiữa đông hô vệ tinh và đông hô máy thu là Δt, khoảng cách giả đo được là R Khi đó

ta có thể viết::

(1.2)Trong đó: C là tốc độ truyền tín hiệu

Hình 1.4 So sánh tín hiệu vệ tinh và máy thu GPSMáy GPS thường đo khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh bằng code C/A (đượccấu tạo bởi một chuỗi các giá trị 0 và 1) với tần số chip là 1,023MHz, độ dài chip

0,9975µs Một chip tương đương với khoảng cách là 0,9975µs x 3.108 = 293m Một

chuỗi code gôm 1.023 chip do đó thời gian để phát một chuỗi code C/A là 0,9975µs x 1.023 = 1020,4425µs ≈ 1ms tương đương với 300km Phương pháp này đòi hỏi máy

thu phải có một đông hô chính xác đông bộ với đông hô vệ tinh Do sự không đông bộcủa đông hô trên vệ tinh và máy thu, do ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệunên khoảng cách thu được R không phải khoảng cách chính xác mà chỉ là khoảng cáchgiả từ vệ tinh đến máy thu

Ngoài sai số do sự không đông bộ giữa đông hô vệ tinh và máy thu, giá trịkhoảng cách giả còn có nhiều sai số khác: Sai số quy đạo vệ tinh, sai số đông hô vệtinh, sai số đông hô của máy thu, sai số khi truyền tín hiệu qua tầng đối lưu, tầng điện

ly và tổng sai số do đa đường truyền và nhiễu tại máy thu Do đó, khoảng cách giả Rcó độ chính xác thấp 0.3m cho mã P và 3m cho C/A nên ít được dùng trong trắc địa.Tuy nhiên nó có tính trực quan vì thể hiện trực tiếp khoảng cách hình học từ máy thuđến vệ tinh Code đo khoảng cách P truyền trên 2 pha L1,L2 -> 2 trị đo P1,P2 Code

C/A trên L1 chỉ có trị đo duy nhất C1.

b) Trị đo pha sóng tải

Việc đo khoảng cách giả theo tín hiệu code chỉ cho phép xác định được khoảngcách từ vệ tinh đến máy thu với sai số lý thuyết là 30m Để đạt độ chính xác cao hơnngười ta dùng đại lượng đo khác là đo pha sóng tải Trị đo pha trên 1 hay 2 tần số: làtrị đo trên tần số phách giữa tín hiệu nhận từ vệ tinh và máy thu Trị đo pha biểu diễnbởi số nguyên chu kỳ ở pha L1 và L2 của pha sóng mang nửa chu kỳ đo bằng máy cầnphải chuyển sang dạng số nguyên chu kỳ được báo hiệu ở phần đầu tệp Rinex Đơn vị

đo số nguyên chu kỳ (full cycles) Công thức cơ bản của trị đo pha:

2π (R Nλ c t )

λ

∅ = − + ∆ (1.3)

Trong đó:

λ : Bước sóng của tín hiệu;

R: Khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu

N: Số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R

Nếu sử dụng sóng tải L1 thì ta có thể đo được khoảng cách từ vệ tinh đến máythu với độ chính xác đến cm, thậm chí mm Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơnnhiều nhưng tác dụng của nó là cùng với sóng tải L1 làm giảm ảnh hưởng của tầngđiện ly

c) Phép đo Doppler (Doppler measurement )

Chuyển động tương đối của vệ tinh và máy thu tạo nên những biến đổi tần số củatín hiệu vệ tinh thu nhận được Phép đo Doppler đo sự biến đổi pha của tín hiệu vệ tinhtại một thời điểm nhất định Độ dịch chuyển Doppler (Doppler Shift), tương đương vớitốc độ biến đổi của khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (range rate) gây ra do chuyểnđộng tương đối của máy thu tới vệ tinh chính là hình chiếu của vector vận tốc tươngđối của vệ tinh và máy thu theo phương truyền tín hiệu Do vậy, vận tốc chuyển độngcủa máy thu so với vệ tinh có thể xác định được bằng các phép đo Doppler Tín hiệucủa hiệu ứng Doppler được coi như trị đo đi kèm và mang dấu dương khi vệ tinh tiếntới gần Đơn vị của trị đo Doppler là Hz

d) Các trị đo trong tệp Rinex

Các trị đo có thể nhận biết một cách trực quan qua một phần tệp số liệu đo dạng Rinex

Hình 1.5 Tệp RinexỞ mục Types of observ ( các loại trị đo trong tệp ), có các kí hiệu L1, L2, C1, P2,P1, D1, D2 được chú giải như sau:

L1, L2: trị đo pha trên L1 và L2

C1: trị đo tựa khoảng cách bằng mã C/A trên L1

P1, P2: trị đo tựa khoảng cách bằng mã P trên L1, L2

D1, D2: trị đo Doppler trên L1 và L2.

Các trị đo này được nhận biết theo thứ tự ở hàng số liệu tô xanh bên dưới Tùytừng loại máy thu còn có thể có nhiều loại trị đo khác

1.1.3.2 Các phương pháp đo

Các phương pháp đo trong GNSS là đo tĩnh, đo tĩnh nhanh, đo động, đo giảđộng Nội dung của từng phương pháp như sau:

a) Đo tĩnh

Ăng ten đặt cố định khi thu tín hiệu Với số liệu của từng máy thu có thể xác địnhvị trí điểm theo phương pháp tuyệt đối Trong trường hợp có nhiều máy cùng thu vớichế độ đông nhất có thể xử lí lí theo phương pháp định vị tương đối xác định gia số tọađộ Các máy thu đông thời tín hiệu từ một số vệ tinh chung (3-4) trong khoảng thờigian nhất định (2-3 tiếng) Số vệ tinh tối thiểu là 4 cho 2 trạm quan sát để đề phòngtrường hợp thu tín hiệu bị gián đoạn

Ưu điểm: Đo tĩnh là phương pháp cho phép đạt độ chính xác cao nhất trong côngtác định vị tương đối bằng GNSS; không gian áp dụng có thể mở rộng cả hàng ngànkm; thường được sử dụng cho các nhiệm vụ nghiên cứu khoa học, thiết lập hoặc tăngdày lưới khống chế quốc gia Số liệu được xử lý theo phương pháp xử lý sau

Nhược điểm: Phương pháp đo GPS tĩnh có nhược điểm là thời gian đo kéo dài,

do vậy năng suất đo thường không cao

b) Đo tĩnh nhanh (Fastatic)

Phương pháp đo tĩnh nhanh có bản chất là phương pháp đo tĩnh vì ăng ten cũngcố định khi thu tín hiệu song có thay đổi phương pháp để rút ngắn độ dài ca đo; độchính xác thấp hơn đo tĩnh nhưng cao hơn đo động

Máy đặt ở điểm đã biết tọa độ (điểm A), các máy động (rover) sẽ thu tín hiệu ởđiểm cần xác định vị trí (vd: x, y z) Các máy cùng thu tín hiệu ở chế độ đo tĩnh nhanh,sau khoảng thời gian cần thiết (khoảng 10 phút) máy thông báo là đã đủ số liệu, có thể

di chuyển sang điểm khác (sang B)

Máy được chọn là máy chủ giữ nguyên hiện trạng (A cố định), các máy còn lạingừng thu tín hiệu, song không tắt máy, di chuyển sang điểm mới, khi tới điểm tiếptheo (C,D,B…), tiếp tục thu tín hiệu

Phương pháp này áp dụng khi tăng dày điểm khống chế, vẫn đảm bảo độ chínhxác, hiệu quả kinh tế tăng, độ dài ca đo được rút ngắn đáng kể Khoảng cách áp dụngcó thể lên đến 15-10km Số liêu được xử lí theo phương án hậu kì

c) Đo động

Phương pháp này cho phép xác định vị trí tương đối của các điểm so với điểm đãbiết, tại mỗi điểm đo chỉ cần đo tín hiệu trong vòng 1 phút Độ chính xác thấp hơnphương pháp đo tĩnh Theo phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu Sau khi đã

xác định, số nguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máythu cho các điểm đo tiếp theo sau trong suốt cả chu kỳ đo Nhờ vậy, thời gian thu tínhiệu tại điểm đo không phải là một tiếng đông hô như trong phương pháp đo tĩnh nữamà chỉ còn một phút trong phương pháp này.

Điểm đặt máy A là cố định, trạm cuối là máy thứ 2 (B), cả 2 máy thi với chế độtín hiệu đo động, sau khoảng thời gian cần thiết (20 phút), máy động thông báo đủ tínhiệu, kết thúc công tác khởi đo

Máy di động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần xác định vị trí Có thể ghi sốliệu theo chế độ liên tục, khi vị trí được ghi với tần suất 1 giây Hoặc đo theo chế độdừng và đi, tại mỗi điểm sử dung lựa chọn envent marker để ghi vị trí cần xác định.Cuối cùng quay trở về điểm xuất phát để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ 2 Yêu cầu cả máy cố định và máy di động đông thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất

4 vệ tinh chung trong suốt chu kì đo Tuyến đo được bố trí khu vực thoáng đãng để tínhiệu không bị gián đoạn Trong trường hợp tín hiệu bị gián đoạn phải khởi đo cạnhxuất phát hoặc sử dụng cạnh đáy khác để thiết lập dự phòng trên tuyến đo Cạnh đáydài từ 2-5km, độ chính xác cỡ cm Đòi hỏi cao về thiết bị và tổ chức đo để đảm bảoyêu cầu về đô hình phân bố cũng như tín hiệu của vệ tinh

Phương pháp đo động thường được áp dụng cho đo đạc chi tiết: Đo “liên tục”cho các đối tượng dạng tuyến, “dừng và đo” cho các đối tượng dạng điểm

Ưu điểm: Đây là phương pháp cho phép đạt độ chính xác cao, không thua kém sovới phương pháp đo tĩnh, thời gian đo một điểm đo ngắn nên đạt hiệu quả kinh tế cao.Nhược điểm: Phương pháp này đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết bị và tổ chức đođể đảm bảo yêu cầu về đô hình phân bố cũng như tín hiệu vệ tinh

d) Đo giả động

Xác định vị trí tương đối của các điểm so với điểm đã biết nhưng độ chính xácthấp hơn của phương pháp đo động Trong phương pháp này không cần thủ tục khởi

đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết Máy cố định cũng phải thu tín hiệu vệtinh liên tục trong suốt chu kì đo, còn máy di động đến từng điểm đo, tại mỗi điểm thutín hiệu từ 5-10 phút

Sau khi đo hết lượt, máy di động trở về điểm xuất phát và đo lặp lại tất cả các

cách giữa 2 lần đo tại mỗi điểm không ít hơn một tiếng đông hô Yêu cầu có ít nhất 3vệ tinh chung cho cả 2 lần đo tại mỗi điểm quan sát Máy thu không cần thu tín hiệuliên tục trong suốt chu kì đo mà chỉ cần trong vòng 5-10 phút tại mỗi điểm đo là có thểchuyển từ điểm này sang điểm kia Tức là có thể áp dụng cho khu vực có nhiều vật che khuất.

1.1.4 Các nguồn sai số trong GNSS

Các nguôn sai số ảnh hưởng đến kết quả đo GNSS được chia làm 5 nguôn chínhsau đây: Sai số do vệ tinh (sai số do đông hô vệ tinh và các nhiễu trong công nghệ vệtinh), sai số gây ra tại các trạm điều khiển (sai số trong tính toán các quy đạo của vệ tinh),sai số trong quá trình truyền tín hiệu (ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng đối lưu, đađường dẫn và nhiễu do việc truyền phát các tín hiệu khác), sai số do máy thu (nhiễu tạimáy thu hay sai số của đông hô máy thu, lệch tâm pha ăng ten, sự không ổn định củaphần cứng máy thu), sai số do đô hình vệ tinh

a) Sai số do vệ tinh

Sai số liên quan đến vệ tinh bao gôm ba nguôn sai số chính đó là: sai số đông hôvệ tinh, sai số quy đạo vệ tinh và nhiễu cố ý SA

Sai số đồng hồ vệ tinh

Sai số đông hô vệ tinh trực tiếp gây ra sai số trong xác định thời gian Trong đokhoảng cách bằng sóng ánh sáng hay sóng điện từ, sai số thời gian ảnh hưởng đáng kểđến độ chính xác khoảng cách đo

Cách khắc phục sai số đồng hồ vệ tinh

- Đối với định vị tuyệt đối khoảng cách giả, sai số đông hô vệ tinh được hiệuchỉnh vào khoảng cách giả trước khi sử dụng chúng để giải bài toán định vị Sai sốđông hô vệ tinh được xác định nhờ vào đa thức đông hô vệ tinh được cung cấp theolịch vệ tinh, do đó tính được số hiệu chỉnh của đông hô vệ tinh

- Trong định vị tương đối, để loại bỏ ảnh hưởng do sai số đông hô vệ tinh gây ra,người ta sử dụng phương trình sai phân bậc nhất của các trị đo pha từ hai trạm quan sátđến cùng một vệ tinh

Sai số do quỹ đạo vệ tinh

Chuyển động của vệ tinh trên quy đạo không tuân thủ nghiêm ngặt định luậtKepler do có nhiều tác động nhiễu như: Tính không đông nhất của trọng trường tráiđất, ảnh hưởng của sức hút Mặt trăng, Mặt trời và các thiên thể khác, sức cản của khí

quyển, áp lực của của bức xạ Mặt trời, Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể được xácđịnh theo mô hình chuyển động được xây dựng trên cơ sở các số liệu quan sát từ cáctrạm có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS,và đương nhiên có sai số.

Có hai loại ephemerit của vệ tinh : Ephemerit được xác định từ kết quả hậu xử lý sốliệu quan sát cho chính các thời điểm nằm trong khoảng thời gian quan sát và ephemeritđược ngoại suy từ các ephemerit nêu trên cho mấy ngày tiếp theo Loại ephemerit thứnhất có độ chính xác ở mức 10 – 50m và chỉ được cung cấp khi chính phủ My cho phép,còn loại thứ hai ở mức 20 – 100m và cho phép khách hàng đại trà sử dụng Sai số vị trícủa vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn tới sai số xác định toạ độ của điểm quan sát đơnriêng biệt, nhưng lại được loại trừ đáng kể trong kết quả định vị tương đối giữa hai điểm.Sai số do quy đạo vệ tinh gây ra được hiểu là khi ta tính được tọa độ của vệ tinhnhưng lại không đúng với tọa độ thật của nó (chứa sai số khoảng 2,5m) đó chính là saisố quy đạo vệ tinh hay sai số lịch vệ tinh

Cách khắc phục sai số do quỹ đạo vệ tinh

- Trong định vị tuyệt đối, sai số này gần như ảnh hưởng trọn vẹn đến kết quả địnhvị vệ tinh tuyệt đối

- Trong định vị tương đối sai số này được giảm thiểu đáng kể do ảnh hưởng củasai số do quy đạo vệ tinh gây ra là như nhau nên có thể loại trừ

Sai số ảnh hưởng của nhiễu cố ý SA

Nhiễu cố ý SA được tạo ra nhằm giảm độ chính xác định vị tuyệt đối bằng cáchlàm sai lệch đông hô vệ tinh và tác động vào việc lập lịch vệ tinh Song từ ngày20/5/2000, My đã chính thức bỏ chế độ nhiễu cố ý SA

b) Sai số tại trạm điều khiển

Sai số tọa độ vệ tinh

Tọa độ vệ tinh được trạm điều khiển tính toán, truyền lên vệ tinh để mã hóa vàotín hiệu và truyền xuống cho máy thu ( trong bảng thông tin đạo hàng) để làm số liệu gốccho việc xác định điểm quan sát Do một số nguyên nhân, tọa độ vệ tinh không phải đạilượng tuyệt đối chính xác mà vẫn còn sai số Sai số này ảnh hưởng gần như trọn vẹn đếnkết quả định vị tuyệt đối nhưng được giảm thiểu đáng kể trong định vị tương đối

Cách khắc phục sai số tọa độ vệ tinh

Sử dụng lịch vệ tinh chính xác (được công bố trên mạng internet sau khi đokhoảng 15 ngày) thay cho lịch vệ tinh quảng bá (được truyền ngay trong gói tín hiệuthu được tại thời điểm đó)

c) Sai số phục thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu

Tín hiệu vệ tinh truyền đến máy thu trên mặt đất phải xuyên qua khí quyển gômnhiều tầng, trong đó có tầng điện ly và tầng đối lưu là hai tầng ảnh hưởng nhiều nhấttới sự lan truyền tín hiệu từ vệ tinh, đó được gọi là hiệu ứng khí quyển ảnh hưởng đếntín hiệu vệ tinh Ngoài ra do hiện tượng phản xạ, tín hiệu vệ tinh GPS đến máy thu cóthể bị ảnh hưởng của đa đường dẫn

Ảnh hưởng của tầng điện ly

Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách đo có giá trị trung bình trongkhoảng 5-10m, lớn nhất có thể đến 50m

Cách khắc phục ảnh hưởng của tầng điền ly

Trong định vị tương đối khoảng cách ngắn (nhỏ hơn 10km), ảnh hưởng do tầngđiện ly và tầng đối lưu cơ bản được loại bỏ vì ảnh hưởng này được coi là như nhau đốivới hai máy thu đặt gần nhau Ở khoảng cách trên 10km, để làm giảm ảnh hưởng củatầng điện ly đến kết quả đo, người ta sử dụng máy thu hai tần số

Ảnh hưởng của tầng đối lưu

Tầng đối lưu là tầng khí quyển tính từ mặt đất độ cao khoảng 50km Trong tầngđối lưu chứa nhiều hơi nước và bụi khí quyển Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tínhiệu điện từ không phụ thuộc vào tần số sóng tải, được chia thành ảnh hưởng của phầnkhô (trên cao) và ảnh hưởng của phần ướt (dưới thấp)

Cách khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu

- Để khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu, người ta nghiên cứu xây dựng môhình khí quyển để dựa vào đó tính toán hiệu chỉnh trị đo nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểunguôn sai số

- Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tín hiệu còn phụ thuộc vào góc cao E của vệtinh Góc cao E càng nhỏ thì đường truyền tín hiệu trong tầng điện ly và tầng đối lưucàng lớn Chính vì vậy, trong quá trình đo đạc, để giảm bớt sai số này người ta loại bỏtín hiệu của vệ tinh có góc cao E < 15º (gọi là góc cao giới hạn hay góc ngưỡng)

Ảnh hưởng do đa đường dẫn

Hiện tượng đa đường dẫn là do tín hiệu vệ tinh đến máy thu qua nhiều đườngkhác nhau do phản xạ tín hiệu Nếu tín hiệu phản xạ đủ mạnh, máy thu ghi nhận cả tínhiệu truyền thẳng từ vệ tinh đến máy thu và cả tín hiệu phản xạ khi va đập vào các vật(nhà cửa, hàng rào, cột điện…) trên đường đi

Cách khắc phục ảnh hưởng do đa đường dẫn

- Cách tốt nhất loại bỏ sai số này là sử dụng ăng ten máy thu có khả năng giảmthiểu tín hiệu đa đường dẫn như loại ăng ten gôm các vòng xoáy tròn

- Một cách khác là bố trí trạm đo GPS phải xa các vật dễ phản xạ tín hiệu như vậtliệu kim loại, bê tông…

d) Sai số liên quan tới máy thu

Sai số đồng hồ máy thu

Tinh thể thạch anh được dùng để chế tạo ra bộ tạo dao động của đông hô máy thuGPS Sai số đông hô máy thu gây ra sẽ gây ra sai số trong các kết quả đo GPS

Cách khắc phục sai số đồng hồ máy thu

- Trong định vị tuyệt đối khoảng cách giả, ta coi sai số đông hô máy thu là ẩn sốthứ tư trong bài toán định vị, tính được sai số đông hô máy thu và hiệu chỉnh

- Trong định vị tương đối theo pha sóng tải, sử dụng phương trình sai phân bậchai để loại bỏ ảnh hưởng của sai số đông hô máy thu

Sai số do lệch tâm pha ăng ten

Khi chế tạo máy thu GPS, người ta chế tạo sao cho tâm điện tử của ăng ten trùngvới tâm hình học của nó, nhưng trên thực tế hai tâm này không trùng nhau và gây rasai số lệch tâm ăng ten

Cách khắc phục sai số do lệch tâm pha ăng ten

Trong khi thao tác đo GPS, đặt máy tại điểm đo luôn quay logo máy thu vềhướng Bắc với sai số trong khoảng 5º sẽ giảm bớt sai số lệch tâm pha ăng ten

Sai số do nhiễu tín hiệu

Máy thu GPS là một thiết bị bao gôm phần cứng và phần mềm, do vậy trong quátrình làm việc có thể gặp tình trạng máy thu làm việc không ổn định Trong môi trườnglan truyền tín hiệu luôn có các nguôn sóng điện từ phát ra sẽ gây nhiễu tín hiệu

Cách khắc phục sai số do nhiễu tín hiệu

Người sử dụng cần nắm bắt được tình trạng của máy thu thông qua số liệu đođược xử lý đánh giá để có biện pháp khắc phục, sửa chữa máy thu GPS

e Sai số do đồ hình vệ tinh

Theo một nghĩa nào đó, có thể hiểu định vị vệ tinh là giao hội nghịch khoảngcách trong không gian với điểm gốc là các vệ tinh

Vì vậy, sự phân bố vệ tinh cũng ảnh hưởng đến kết quả định vị Nếu các vệ tinhmà đang thu nhận tín hiệu chúng chụm lại với nhau về phía thiên đỉnh thì độ chính xáccủa kết quả sẽ bị thấp Nếu chúng trải rộng ra phía chân trời thì độ chính xác của kếtquả sẽ cao hơn

Hình 1.6 Sai số đô hình về tinhSự ảnh hưởng của dạng hình học của hình thể vệ tinh được thể hiện bởi mộtlượng gọi là hệ số làm giảm độ chính xác (DOP) HDOP là độ làm giảm độ chính xáchai tọa độ theo mặt phẳng ngang, VDOP là độ làm giảm độ chính xác theo chiều đứngvà TDOP là độ làm giảm độ chính xác cự ly, tương đương với sai lệch đông hô máythu Kết hợp các ảnh hưởng của dạng hình học của các vệ tinh và các sai lệch do đông

hô máy thu được gọi là độ làm giảm độ chính xác hình học GDOP

1.2 Khả năng ứng dụng công nghệ GNSS trong đo cao

Về nguyên lý, với GNSS ta có thể xác định vị trí điểm theo không gian 3 chiềuđộ kinh, độ vĩ và độ cao (B,L,H) liên quan tới WGS-84 Cho dù độ cao trắc địa H cóthể được xác định với độ chính xác rất cao, có thể đạt sai số vài mm trên khoảng cáchhàng ngàn km, song vẫn khó có thể triển khai ra thực tế, do độ cao thường sử dụng

trong thực tiễn là độ cao chuẩn, thường kí hiệu là (h).

Có thể giải thích nguyên lý đo cao bằng công nghệ GNSS như sau: Tại điểm xétvới các phép đo GNSS có thể xác định độ cao trắc địa (H) Khi ta coi Ellipsoid chuẩnđược chọn làm mặt đẳng thế chuẩn cơ bản của Trái đất đông thời là Ellipsoid thựcdụng được lấy làm mặt khởi tính trong trắc địa Khi đó độ cao của điểm xét M trên bềmặt thực của Trái đất tính từ mặt Ellipsoid chuẩn theo phương pháp tuyến của nó hạ từđiểm xét được gọi là độ cao trắc địa, kí hiệu H M

Bây giờ ta hình dung có điểm N ở phía dưới điểm xét M, nhưng cùng nằm trênpháp tuyến với ellipsoid chuẩn hạ từ điểm M trên mặt đất mà tại đó giá trị trọng lựcchuẩn γN bằng giá trị trọng lực thực g M.Khi đó độ cao của điểm N, tức pháp tuyến

O

NM được gọi là độ cao chuẩn của điểm M và kí hiệu là h Mγ Đoạn MN được gọi là dịthường độ cao và được kí hiệu là ζM.

Hình 1.7 Các thành phần của độ cao

Từ hình 1.7 ta có công thức:

H M =h Mγ +ζM (1.4a)

ζ =M H M −h Mγ (1.4b)Điều này có nghĩa là: Dị thường độ cao là khoảng chênh giữa độ cao trắc địa vàđộ cao chuẩn hay là đại lượng cần thêm vào độ cao chuẩn để có được độ cao trắc địacủa điểm xét

Công thức trên cũng chính là công thức cơ bản của phương pháp đo cao GPS.Dị thường độ cao là một trong các đặc trưng chính của thế nhiễu Có nhiềuphương pháp để xác định dị thường độ cao:

N

Trong đó : T là thế nhiễu, γ là giá trị trọng lực chuẩn trên mặt biên.

Để xác định dị thường độ cao ζ cần phải xác định thế nhiễu T của trọng trường.Thế nhiễu T trên một mặt biên nào đó được xác định thông qua biểu thức:

T

R

2

(1.6) Như vậy, thông qua việc xác định dị thường trọng lực ∆g mà người ta có thể xácđịnh được thế nhiễu T và qua đó xác định được dị thường độ cao ζ (Theo lý thuyếtStokes, độ cao Geoid N được xác định trên cơ sở giải bài toán biên trị hỗn hợp với mặtbiên là mặt Ellipsoid trái đất và các giá trị đã biết trên biên là dị thường trọng lực hỗnhợp ∆g) (ζ - nhằm khắc phục hạn chế nêu trên trong vấn đề xác định độ cao Geoid Ncủa lý thuyết Stokes, Molodenxki không xác định N mà xác định dị thường độ cao ζ

trên cơ sở giải bài toán biên hỗn hợp với mặt biên là bề mặt Telluroid và các giá trị đãbiết trên biên là dị thường trọng lực)

- Phương pháp thiên văn trắc địa

Tại điểm xét có thể xác định được các thành phần của độ lệch dây dọi thiên văntrắc địa theo công thức sau:

ζ (1.9)

- Phương pháp thiên văn - trọng lực

Theo phương pháp này cần có số liệu trọng lực trong phạm vi vùng xét để tínhđược dị thường độ cao trọng lực Dị thường độ cao thiên văn trắc địa bằng dị thườngđộ cao trọng lực cộng với số hiệu chỉnh:

ζ(thiên văn) = ζ(trọng lực)+Δζ (1.10)

Để xác định được các tham số a, b, c trên khu vực cần có tối thiểu ba điểm cóđông thời giá trị dị thường độ cao thiên văn trắc địa và dị thường độ cao trọng lực Nếusố điểm lớn hơn ba thì các tham số này sẽ được xác định theo nguyên lý số bìnhphương nhỏ nhất

- Phương pháp GPS-TC

Sử dụng GPS với đo thủy chuẩn chính xác là cách dễ nhất để xác định dị thườngđộ cao Kết quả đo GPS cho ra độ cao trắc địa (H), kết quả đo thủy chuẩn và kết hợpvới số liệu trọng lực cho ra độ cao h so với mặt nước biển trung bình hoặc geoid,Quasigeoid Khi đó ζ được xác định dễ dàng theo công thức:

ζ = H – h (1.12)Nếu ζ được xác định từ một số lượng điểm phù hợp (vừa đủ) trong vùng xét, cóthể xác định được mô hình ζ Mặc dù vậy, thông thường GPS và thủy chuẩn cho kếtquả là hiệu độ cao giữa hai điểm, nên công thức (1.12) sẽ có ý nghĩa hơn trong thực tế:

ζ1 - ζ2 = (H1 - H2) – (h1- h2) (1.13)Trong đó số hạng (H1 - H2) là hiệu độ cao giữa điểm đầu và điểm cuối của cạnh

đo GPS Số hạng (h1 - h2) có được từ kết quả đo thủy chuẩn

Để tìm ζ2 chúng ta phải biết hoặc giả thiết ζ1 (giá trị tại điểm gốc đã được xácđịnh) Giá trị của ζ các điểm mới cần xác định sẽ liên quan đến giá trị điểm gốc.Tương tự giá trị độ cao chính của các điểm xét liên quan đến độ cao chính của cácđiểm gốc

- Phương pháp không gian

Có một số cách tiếp cận để xác định dị thường độ cao trong phương pháp khônggian Cách tiếp cận thứ nhất là sử dụng kết quả quan sát nhiễu của quy đạo vệ tinhnhân tạo Cơ sở của cách tiếp cận này như sau:

Nếu Trái đất có hình cầu và mật độ phân bố vật chất trong lòng đất đông đều thì

sẽ tạo ra một trường trọng lực đều, quy đạo chuyển động của vệ tinh nhân tạo sẽ cóhình elip và tuân theo ba định luật Kepler (điều kiện lý tưởng) Thực tế, Trái đất khôngcó hình khối cầu và mật độ vật chất trong lòng đất không đông đều nên trường trọnglực của trái đất biến đổi phức tạp, quy đạo vệ tinh bị nhiễu đi so với điều kiện lýtưởng

Trong trường hợp này dị thường độ cao được biểu diễn qua các hệ số điều hoà

anm, bnm triển khai thế trọng trường vào chuỗi hàm số cầu như sau:

max

2 0

ϕλ

ζ = HE - Ht -h (1.15)trong đó: HE là độ cao trắc địa của vệ tinh, Ht là độ cao từ vệ tinh đến mặt biểntức thời, h là khoảng chênh cao từ mặt nước biển tức thời tới mặt Geoid (xác định từthông tin gây ra sóng của mặt biển như gió, triều, nhiệt độ)

Hình 1.8 Đo cao vệ tinh

- Phương pháp kết hợp

Hiện nay, để xác định độ cao Geoid với độ chính xác cao người ta thường sửdụng hỗn hợp nhiều phương pháp khác nhau để hỗ trợ nhau nhằm xác định độ caoGeoid có độ chính xác tốt nhất

- Phương pháp n ội suy dị th ư ờng đ ộ cao từ c á c gi á trị dị th ư ờng đ ộ cao đã biết

Giả sử trên khu vực nghiên cứu có n điểm biết dị thường độ cao Cần phải tính dịthường độ cao của điểm bất kỳ trên khu vực nghiên cứu, không trùng với những điểmđã biết dị thường độ cao

Khái quát chung của phương pháp này là đi tìm một mô hình toán học phù hợpvới bộ số liệu thực nghiệm đã có, dùng các số liệu thực nghiệm để xác định ra cáctham số của mô hình Sau đó dùng mô hình xác định được để tính dị thường độ caocho điểm cần xác định Một vài phương pháp nội suy phổ biến như:

Phương pháp đa thức : Theo phương pháp này, dị thường độ cao của một điểm

được biểu diễn theo đa thức với biến là tọa độ (đa thức có thể bậc nhất, bậc hai, bậcba , tuỳ vào độ phức tạp của mô hình dị thường độ cao) Sử dụng dị thường độ cao đãbiết tại một số điểm gốc trên khu vực xét để xác định các hệ số tham số của phươngtrình (tham số của mô hình toán học) Sau khi có được bộ tham số hệ số, có thể tính dịthường độ cao cho một điểm bất kỳ

Phương pháp hàm Spline: Giả sử có n điểm đã biết dị thường độ cao Khi đó dị

thường độ cao tại điểm có tọa độ x,y được tính theo công thức sau:

x, P

- ai (i = 1 ÷ n), τ1, τ2, τ3 là nghiệm của hệ phương trình sau:

(1.16)

2ζ1ζ

3τ2τ1τna

2a1a

0 0 0 n

2 1

0 0 0 n x

2 x1 x

0 0 0 1

1 1

n n x1 nn,g

n,2g n,1g

0 2,1g

1 1 x1 n1,g

1,2g 0

j i j P i P r ln

2 j P i P

r i j, g j i, g

Phương pháp Kriging: Giả sử có n điểm đã biết dị thường độ cao tương ứng ζi

(i=1÷n) Khi đó giá trị dị thường độ cao tại điểm xP được tính bằng:

( ) .ζi

n 1

i λiP

(1.20)Trong đó : A là ma trận bán phương sai giữa các cặp điểm đã biết dị thường độ cao

1 1

1 n n, C

n,2 C n,1 C

2,2 C 2,1 C

1 n 1, C

1,2 C 1,1 C

A

(1.21)

b là véctơ bán phương sai giữa những điểm đã biết với điểm cần nội suy

(CP,1 CP,2 CP,n 1)T

Vấn đề cơ bản của phương pháp này là tìm ra hàm bán phương sai phù hợp nhấtvới khu vực cần nội suy Sự phù hợp của hàm bán phương sai tỷ lệ thuận với độ chínhxác nội suy

Một số hàm bán phương sai:

1 Hàm bán phương sai cầu

<

<

− +

=

0 h 0

a h i 1 C 0 C

a h 0

3 a

h 2

1 2a

3h 1 C 0 C γ(h)

Víi Ví

h e 1 1 C 0 C γ(h)

h e 1 1 C 0 C γ(h)

(1.25)

4 Hàm bán phương sai tuyến tính

bh 0 C

Phương pháp Collocation: Về cơ bản phương pháp Collocation tương tự

phương pháp Kriging, thay vì hàm bán phương sai ta sử dụng hàm hiệp phương sai.Giả sử trong vùng xét có n điểm đã biết dị thường độ cao ζi (i=1÷n) Ta tính giá trịtrung bình:

n

i ζ

n 1

i, ζi ζ ζj ζ)

( ζ C

2 j x i

x − + −

=

Ứng với các giá trị R khác nhau ta sẽ có các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm.Chúng được biểu diễn ở dạng một hàm xấp xỉ nào đó Hàm số đó được gọi là hàm hiệpphương sai dị thường độ cao Hàm hiệp phương sai dị thường độ cao thường đượcdùng có dạng:

−

2L

2 R L

R 1 L

R e ζ D (R) ζ

Trong đó : Dζ : Giá trị phương sai dị thường độ cao

L : Bán kính đặc trưng

R : Khoảng cách ứng với giá trị hiệp phương sai cần tìm

d : Tham số bổ xung

Khi đó dị thường độ cao của điểm P được xác định theo công thức sau:

2 ζ 1 ζ 1

n n, C

n,2 C n,1 C

n 2, C

2,2 C 2,1 C

n 1, C

1,2 C 1,1 C

n P, C

P,2 C P,1 C

P

Trong đó : Cij là giá trị hiệp phương sai giữa điểm i với điểm j

Kết luận: Như vậy, để xác định độ cao thủy chuẩn của một điểm bằng công nghệGNSS, vấn đề mấu chốt là xác định được dị thường độ cao hoặc hiệu dị thường độ caotại các điểm đặt máy thu tín hiệu Có thể nhận thấy rằng độ chính xác đo cao GNSS phụthuộc vào hai yếu tố quyết định đó là độ chính xác đo cạnh (cụ thể là độ chính xác củaΔH) và độ chính xác hiệu dị thường độ cao Δζ giữa hai điểm Sau khi bình sai mạng

lưới GPS trong hệ tọa độ không gian địa tâm X, Y, Z; chúng ta nhận được tọa độ bình saicác điểm Từ đó dễ dàng nhận được độ cao trắc địa H cùng tọa độ trắc địa B, L của cácđiểm Sau bình sai có thể đánh giá độ chính xác vị trí điểm trong không gian, bao gômsai số độ cao (m H) và sai số tọa độ mặt bằng (m B, m L) Nếu tại các điểm của mạng lưới,chúng ta có giá trị của dị thường độ cao ζ sẽ nhận được độ cao thủy chuẩn của cácđiểm Nếu trong lưới GNSS có một điểm có độ cao thủy chuẩn h, thì các điểm khác sẽđược xác định độ cao thủy chuẩn theo điểm đã biết này theo nguyên tắc tính hiệu độ cao.Trong trường hợp này không sử dụng giá trị tuyệt đối của độ cao trắc địa mà thực chất làchỉ sử dụng hiệu độ cao trắc địa giữa các điểm trong lưới