TRƯỜNG ĐẠI HỌKHOA TR ĐỒ KHẢO SÁT ỨNG D ĐO GPS ĐỘNG X LƯỚI KHỐNG CH ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ PHẠM NGỌC MINH Ồ ÁN TỐT NGHIỆP NG DỤNG ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌ
KHOA TR
ĐỒ
KHẢO SÁT ỨNG D
ĐO GPS ĐỘNG X
LƯỚI KHỐNG CH
ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
PHẠM NGỌC MINH
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
NG DỤNG ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU V
NG XỬ LÝ TỨC THỜI ĐỂ THÀNH L
ỐNG CHẾ ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA H
HÀ NỘI, 2016
NG HÀ NỘI
LÝ SAU VÀ ÀNH LẬP
ĐỊA HÌNH
Trang 2KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
PHẠM NGỌC MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT ỨNG DỤNG ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU VÀ
ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ TỨC THỜI ĐỂ THÀNH LẬP
LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH
Ngành: Kỹ thuật Trắc Địa - Bản Đồ
Mã ngành: D520503
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS HOÀNG ĐÌNH VIỆT
HÀ NỘI, 2016
Trang 3MỤC LỤC
MỤC LỤC 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT 6
DANH MỤC CÁC BẢNG 7
DANH MỤC HÌNH ẢNH 9
MỞ ĐẦU 11
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 13
1.1 Cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS 13
1.1.1 Đoạn không gian 13
1.1.2 Đoạn điều khiển 14
1.1.3 Đoạn sử dụng 15
1.2 Nguyên lý định vị toàn cầu GPS 16
1.2.1 Định vị tuyệt đối 16
1.2.2 Định vị tương đối 19
1.3 Nguyên lý hoạt động và các phương pháp đo GPS động 23
1.3.1 Nguyên lý đo GPS động 23
1.3.2 Phương pháp đo GPS động 24
1.4 Các nguồn sai số trong định vị vệ tinh 30
1.4.1 Sai số liên quan đến vệ tinh 30
1.4.2 Sai số phụ thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu 31
1.4.3 Ảnh hưởng liên quan đến máy thu 34
1.5 Nguyên lý cấu tạo và phân loại máy thu GPS 36
1.5.1 Nguyên lý cấu tạo máy thu GPS 36
1.5.2 Phân loại các máy thu GPS 39
CHƯƠNG 2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH42 2.1 Xây dựng lưới khống chế đo vẽ 42
Trang 42.1.1 Quy định chung thành lập lưới khống chế đo vẽ 42
2.1.2 Quy định chung thành lập lưới khống chế đo vẽ bản đồ địa hình 43
2.2 Xác định ranh giới khu đo 50
2.2.1 Thiết kế sơ bộ 50
2.2.2 Khảo sát thực địa 51
2.2.3 Thiết kế chính thức 51
2.3 Các phương pháp và kỹ thuật áp dụng 51
2.3.1 Sử dụng công nghệ truyền thống để thành lập lưới khống chế đo vẽ 51
2.3.2 Sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế đo vẽ 55
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 58
3.1 Giới thiệu về thiết bị đo GPS động 58
3.2 Giới thiệu khu đo thực nghiệm 62
3.2.1 Khu vực thực nghiệm đo theo phương pháp RTK - xã Châu Thôn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An 62
3.2.2 Khu vực thực nghiệm đo theo phương pháp PPK – phường Đông Ngạc, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội 64
3.3 Kết quả đo thực nghiệm 66
3.3.1 Kết quả đo GPS động xử lý sau 66
3.3.2 Kết quả đo GPS động xử lý tức thời 71
3.4 So sánh phương pháp đo GPS động xử lý sau và phương pháp đo GPS động xử lý tức thời 80
3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 82
3.5.1 Đánh giá kết quả đo GPS động xử lý sau 82
3.5.2 Đánh giá kết quả đo GPS xử lý tức thời 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
Trang 5PHỤ LỤC 87
Trang 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI 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 của cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ PDOP - Position Dilution of
Precision Độ suy giảm độ chính xác của vị trí điểm PPK - Post-Processing Kinematic Đo động xử lý sau
RF - Radio Frequency Tần số radio
RTK - Real Time Kinematic Đo động xử lý tức thời
SA - Selective Availability Kỹ thuật nhiễu cố ý
TEC - Total Electron Content Tổng lượng điện tử
VTEC - Vertical Total Electron
Content
Tổng lượng điện tử theo phương thẳng đứng
WGS - Word Geodetic System Hệ tọa độ trắc địa quốc tế
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các nguồn sai số trong định vị vệ tinh 30
Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách 32
Bảng 1.3 Ảnh hưởng của tầng đối lưu tới khoảng cách 33
Bảng 1.4 Nguồn lỗi và các biện pháp khắc phục 35
Bảng 1.5 Một số loại máy thu GPS 40
Bảng 2.1 Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới khống chế đo vẽ 43
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng lưới khống chế độ cao 44
Bảng 2.3 Sai số trung bình đo vẽ dáng đất so với điểm khống chế độ cao gần nhất tính theo khoảng cao đều cơ bản 45
Bảng 2.4 Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng lưới khống chế mặt bằng 53
Bảng 3.1 Kết quả đo lưới bằng máy toàn đạc điện tử và thủy chuẩn hạng IV 66
Bảng 3.2 Kết qủa đo thực nghiệm bằng phương pháp GPS động xử lý sau 69
Bảng 3.3 Kết quả tính toán độ lệch giá trị toạ độ, độ cao đo được theo các phương pháp toàn đạc điện tử kết hợp thủy chuẩn hạng IV và đo GPS động xử lý sau 70
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả so sánh độ lệch giá trị độ cao và toạ độ giữa các phương pháp đo 70
Bảng 3.5 Tọa độ các điểm gốc để xử lý số liệu đo tĩnh 72
Bảng 3.6 Kết quả tọa độ và độ cao các điểm lưới không chế đo GPS tĩnh 72
Bảng 3.7 Tọa độ các điểm luới khống chế khi trạm cố định đặt tại DC - 218412 75
Bảng 3.8 Tọa độ các điểm luới khống chế khi trạm cố định đặt tại DC - 218404 77
Bảng 3.9 Kết quả tính toán độ lệch giá trị toạ độ, độ cao đo được theo các phương pháp đo GPS tĩnh và đo GPS động xử lý tức thời 78
Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả so sánh độ lệch giá trị độ cao và toạ độ giữa phương pháp đo tĩnh và đo động RTK 80
Trang 8Bảng 3.11 Tổng hợp kết quả so sánh độ lệch toạ độ và độ cao của phương pháp PPK và RTK với các số liệu chuẩn tương ứng 80 Bảng 3.12 Đánh giá ưu nhược điểm của hai phương pháp đo động xử lý sau và
đo động xử lý tức thời 81 Bảng 3.13 Tính toán yêu cầu độ chính xác vị trí điểm khống chế phục vụ đo vẽ bản
đồ tỷ lệ lớn 82
Trang 9DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS 13
Hình 1.2 Quỹ đạo các vệ tinh hệ thống GPS 13
Hình 1.3 Sơ đồ đoạn điều khiển của hệ thống GPS 14
Hình 1.4 GPS trên điện thoại và máy thu GPS 15
Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý định vị tuyệt đối 16
Hình 1.6 Định vị tuyệt đối khoảng cách giả 17
Hình 1.7 Định vị tương đối 19
Hình 1.8 Sai phân bậc nhất 21
Hình 1.9 Sai phân bậc 2 21
Hình 1.10 Sai phân bậc 3 22
Hình 1.11 Khởi động trạm cố định 26
Hình 1.12 Khởi động trạm động 27
Hình 1.13 Thực hiện đo động 28
Hình 1.14 Sai số ảnh hưởng của tầng đối lưu 33
Hình 1.15 Sai số do hiện tượng đa đường dẫn 34
Hình 1.16 Sơ đồ cấu tạo máy thu GPS 37
Hình 1.17 Máy GPS X91 41
Hình 1.18 Máy GPS Trimble R3 41
Hình 1.19 Máy GPS Trimble 4800 41
Hình 1.20 Máy GPS Trimble 4600LS 41
Hình 2.1 Ví dụ về xác định ranh giới khu đo 50
Hình 2.2 Lưới tam giác đo góc – cạnh 52
Hình 2.3 Lưới đường chuyền phù hợp 52
Hình 2.4 Đo cao hình học 54
Hình 2.5 Đo cao lượng giác 55
Trang 10Hình 2.6 Sơ đồ lưới GPS 56
Hình 2.7 Mối quan hệ giữa độ cao trắc địa và độ cao thường 56
Hình 3.1 Máy trạm cố định và phụ kiện 58
Hình 3.2 Máy trạm động và phụ kiện 59
Hình 3.3 Sổ đo và các thiết bị kèm theo 60
Hình 3.4 Bộ nguồn và các thiết bị kèm theo 61
Hình 3.5 Bộ phát Radio Datalink 62
Hình 3.6 Sơ đồ lưới đường chuyền thực nghiệm 67
Hình 3.7 Sơ đồ lưới thực nghiệm (đo GPS động PPK) 69
Hình 3.8 Sơ đồ lưới đo GPS tĩnh 72
Hình 3.9 Sơ đồ khi trạm cố định đặt tại DC - 218412 75
Hình 3.10 Sơ đồ khi trạm cố định đặt tại DC - 218404 77