...Nguyễn Thị Vân Anh.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực ki...
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI H
SINH VIÊN
NGHIÊN C
Đ
I HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ VÂN ANH
NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU, SỬ DỤNG PHẦN MỀM CRNET
ĐỂ XỬ LÝ DỮ LIỆU MẠNG TRẠM CORS
Hà Nội - 2015
NG HÀ NỘI
M CRNET
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI H
SINH VIÊN: NGUY
NGHIÊN C
Đ
Chuyên ngành: K
Mã ngành: D520503
NGƯỜI HƯỚ
I HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ N
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
SINH VIÊN: NGUYỄN THỊ VÂN ANH
NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU, SỬ DỤNG PHẦN MỀM CRNET
ĐỂ XỬ LÝ DỮ LIỆU MẠNG TRẠM CORS
Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã ngành: D520503
ỚNG DẪN : TS TRẦN HỒNG QUANG
Hà Nội - 2015
NG HÀ NỘI
M CRNET
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là đúng sự thật và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Hà Nội, ngày 12 tháng 6 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Vân Anh
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường, được sự chỉ đạo, giảng dạy của các thầy cô trong trường cũng như các thầy cô trong khoa Trắc Địa - Bản Đồ, trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em nghiên cứu và hoàn thành đồ án
Bằng sự nỗ lực, cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của T.S Trần Hồng Quang cùng với sự hướng dẫn tận tình của Th.S Lưu Hải Âu và
CN Đặng Xuân Thuỷ tại Viện Khoa Học Đo Đạc và Bản Đồ, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn và vốn kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như các bạn sinh viên để bài đồ án của em có thể hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn T.S Trần Hồng Quang, Th.S Lưu Hải Âu và CN Đặng Xuân Thuỷ tại Viện Khoa Học Đo Đạc và Bản Đồ cùng các thầy cô trong khoa Trắc Địa – Bản Đồ trường Đại Học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ GPS 3
1.1 Khái niện về hệ thống định vị GPS 3
1.2 Nguyên lý và các phương pháp định vị 9
1.2.1 Nguyên lý 9
1.2.2 Các phương pháp xác định trị đo 11
1.3 Các phương pháp định vị 13
1.3.1 Phương pháp định vị tuyệt đối 13
1.3.2 Phương pháp định vị tương đối tĩnh 15
1.3.3.Phương pháp định vị tương đối động 16
1.3.4.Phương pháp định vị cải chính vi phân (DGPS) 16
1.3.5 Phương pháp định vị đo động thời gian thực 17
1.4 Các nguồn sai số 17
1.4.1.Sai số liên quan tới vệ tinh 17
1.4.2 Sai số phụ thuộc vào sự lan truyền tín hiệu 19
1.4.3 Sai số liên quan đến máy thu 21
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRẠM CORS RTK 24
2.1 Cấu trúc của một mạng trạm CORS RTK 25
Trang 62.1.1 Khối các trạm CORS 25
2.1.2 Khối trung tâm xử lý dữ liệu 28
2.1.3 Khối người dùng 34
2.2 Các ứng dụng của mạng lưới trạm CORS 34
2.3 Một số mạng lưới CORS RTK trên thế giới 35
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MẠNG CÁC TRẠM CORS RTK CỦA HÃNG CHC 36
3.1 Cấu trúc mạng các trạm CORS RTK của CHC 37
3.1.1 Khối các trạm CORS 38
3.1.2 Khối trung tâm xử lý dữ liệu 40
3.1.3 Khối người dùng 40
3.2.Giới thiệu phần mềm CRNet 44
3.2.1.Giới thiệu chung 44
3.2.2 Thực nghiệm ngoài thực địa 47
3.2.3 Quy trình xử lý và giới thiệu cách vận hành phần mềm tại trung tâm 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73
KẾT LUẬN 73
KIẾN NGHỊ 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
Trang 7DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CORS Continuously Operating
Reference Stations
Trạm quy chiếu hoạt động liên tục
Positioning System
GPS phân sai
GNSS Global Navigation Satellite
System
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu NAVSTAR Navigation System Using
Timing and Ranging
Hệ thống dẫn đường bằng phương pháp đo thời gian
và khoảng cách (tên ngắn gọn là GPS)
RINEX Receiver Independent
Exchange
Chuẩn dữ liệu đo trao đổi giữa các máy GPS khác nhau
Commission For Maritime Services
Uỷ ban kỹ thuật sóng điện
từ các dịch vụ biển
RTK Real Time Kinematic Đo động thờ gian thực
Mercator
Phép chiếu hình trụ ngang đồng góc
VRS Virtual Reference stations Trạm quy chiếu ảo
WGS84 World Geodetic System
1984
Hệ trắc địa quốc tế 1984
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ
Bảng 1 1 Các thông số cơ bản của phần không gian của một số hệ thống định vị vệ
tinh toàn cầu 8
Bảng 1.2 Các nguồn sai số liên quan đến vệ tinh 17
Bảng 1.3 các nguồn Sai số phụ thuộc vào sự lan truyền tín hiệu 19
Bảng 1.4 Các nguồn Sai số liên quan đến máy thu 22
Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của cảm biến N71 38
Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của CHC X91 41
Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của điều khiển X91 42
Sơ đồ 1: Quy trình xử lý dữ liệu bằng phần mềm CRNet 53
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ liên quan giữa ba phần của GNSS (GPS)( nguồn: lịch sử hệ thống định vị toàn cầu, Vietsciences- Nguyễn Đứ Hùng 20/03/2006) 4
Hình 1.2 Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất (nguồn:http://vietbao.vn/O-to-xe-may/GPS-Tien-ich-lon-trong-thiet-bi-nho/61002570/376/) 5
Hình 1.3 Hệ thống (segmens) kiểm tra hoạt động GPS (OCS) 6
Hình 1.4.Một số thiết bị thu tín hiệu GNSS phục vụ dẫn đường, khảo sát đo đạc 7
Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống GLONASS 9
Hình 1.6 Bài toán giao hội cạnh không gian 10
Hình 1.7 Nguyên lý định vị vệ tinh dựa trên bài toángiao hội cạnh không gian 10
Hình 1.8 Bài toán xác định tọa độ điểm trong công nghệđịnh vị vệ tinh 11
Hình 1.9 Kỹ thuật so trùng mã để xác địnhthời gian truyền sóng 12
Hình 1.10 Trị đo khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu theo pha sóng tải 13
Hình 1.11 Phương pháp định vị tuyệt đối 14
Hình 1.12 Phương pháp định vị tương đối tĩnh 15
Hình 1.13 kỹ thuật đo DGPS 16
Hình 2.1 Mạng các trạm CORS RTK 24
Hình 2.2 Cấu tạo một trạm CORS 25
Hình 2.3 Máy cảm biến hoạt động với máy tính riêng 26
Hình 2.4.Một số máy cảm biến GPS Net 26
Hình 2.5 Xử lý dữ liệu mạng trạm CORS 30
Hình 2.6 Nguyên lý trạm quy chiếu ảo 31
Trang 9Hình 2.7 Sơ đồ mạng VRS 31
Hình 2.8 Rover truyền vị trí VRS (dạng NMEA) đến máy chủ mạng 31
Hình 2.9 Máy chủ mạng truyền dữ liệu hiệu chỉnh RTCM cho vị trí VRS 31
Hình 2.10 Tham số hiệu chỉnh vùng 32
Hình 2.11 Nguyên lý cơ bản của MAC 33
Hình 2.12 Hệ thống trạm CORS của Mỹ 35
Hình 2.13 Hệ thống của CHLB Đức 36
Hình 3.1 Mạng lưới trạm CORS của hãng CHC 37
Hình 3.2 Máy cảm biến N71 38
Hình 3.3 Anten GNSS Choke Ring 39
Hình 3.4 Rover CHC X91 41
Hình 3.5 Điều khiển CHC X91 và phần mềm Lanstar Field 43
Hình 3.6 Giao diện chính của phần mềm CRNet 44
Hình 3.7 Các modul chính của phần mềm 45
Hình 3.8 Thiết lập các thông số của một trạm CORS 46
Hình 3.9 Sơ đồ bố trí các trạm CORS 47
Hình 3.10 Sơ đồ lưới đo và các điểm đo với giãn cách 70 Km 48
Hình 3.11 Máy thu tín hiệu X91 GNSS vàthiết bị cầm tay (rover) 49
Hình 3.12 Kết nối Bluetooth 49
Hình 3.13 Cài đặt thông số 50
Hình 3.14 Cài đặt thông số cho một job 51
Hình 3.15 Các bước trút số liệu 52
Hình 3.16 Toạ độ chính xác của trạm base 54
Hình 3.17 Thu và ghi dữ liệu từ các trạm CORS 54
Hình 3.18 Tính các thông số 55
Hình 3.19 Các điều kiện thoả mãn 55
Hình 3.20 Bảng kiểm tra chất lượng dữ liệu 56
Hình 3.21 Giao diện của phần mềm CRNet 57
Hình 3.22 IP tĩnh của Router 57
Hình 3.23 Mở cổng nhận dữ liệu trên Router 58
Hình 3.24 Thiết lập các thông tin cơ bản của trạm CORS 58
Hình 3.25 Thiết lập thông số cho thiết bị thu và Antenna 59
Hình 3.26 Thiết lập loại kết nối và cổng cho dữ liệu đi vào 59
Hình 3.27 Đồ hình vệ tinh tại trạm CORS1 60
Hình 3.28 Chọn các trạm CORS để kết nối lưới tham chiếu liên tục 60
Trang 10Hình 3.29 Trạng thái Float của các cạnh trong mạng 61
Hình 3.30 Trạng thái Fixed của các cạnhtrong mạng lưới tham chiếu 61
Hình 3.31.Cách thêm trạm mới 62
Hình 3.32 ThêmTrạmDialog 62
Hình 3.33 Giao diện xóa trạm 63
Hình 3.34 Xóa trạm 63
Hình 3.35 Giao diện cài đặt cấu hình N71 64
Hình 3.36 Cấu hình cổng để nhận dữ liệu và truyền dữ liệu GNNS về server 65
Hình 3.36A Dữ liệu vệ tinh được đi vào từ cổng 5017 của máy tính 65
Hình 3.36B Dữ liệu vệ tinh được truyền về trung tâm xử lý dữ liệu (server)theo địa chỉ IP tĩnh của server 118.70.184.23 và đi ra theo cổng 10000 65
Hình 3.37 Tín hiệu thu từ các trạm CORS được ngày đầu 66
Hình 3.38 Tín hiệu thu được từ các trạm CORS ngày tiếp theo 66
Hình 3.39 Trạng thái fixed cạnh của tam giác 70 km 67
Hình 3.40 Trạng thái float của rover trong tam giác 70 km 67
Hình 3.41 Trạng thái fixed của rover trong tam giác 70 km 68
Hình 3.42 Bảng Kết quả đo VRS Real Time trên các điểm địa chính cơ sở 68
Hình 3.43 Bảng đánh giá sai số vị trí điểm đo mạng CORS RTK theo giải pháp VRS(Kết quả lấy từ điều khiển) 69
Hình 3.44 Toạ độ trạm ảo 70
Hình 3.45 Kết quả khi vận hành hệ thống mạng lưới trạm CORS 70
Hình 3.46 Thể hiện chất lượng vệ tinh 71
Hình 3.47 Bình đồ vệ tinh 72
Trang 11MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài
Trong các mạng trạm CORS, phần mềm xử lý dữ liệu mạng là một trong những thành phần quan trọng nhất, từ dữ liệu thu nhận các trạm CORS, phần mềm tính toán, bình sai dữ liệu, tính số hiệu chỉnh để cung cấp cho các máy di đọn xác định vị trí chính xác cm
Bên cạnh những phần mềm thương mại xử lý dữ liệu mạng của các hãng nổi tiếng trên thế giới (GPSNet của hãng Trimble, i-MAC của Leica GeoSystem….) hiện nay đã có nhiều hãng trên thế giới phát triển phần mềm xử lý dữ liệu mạng các trạm CORS cung cấp cho thị trường với chi phí không quá lớn những vẫn đáp ứng được độ chính xác cao …
Việc nghiên cứu các phần mềm loại này để áp dụng trong điều kiện nước ta hiện nay là thực sự cần thiết vì dễ sử dụng, có tính hiệu quả về kinh tế và đáp ứng điều kiện thực tế ở nước ta hiện nay
2.Mục tiêu và ý nghĩa chọn đề tài
• Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu, tìm hiểu mạng các trạm CORS và phần mềm xử lý dữ liệu mạng các CRNet của hãng CHC
- Đo, xác định vị trí bằng phương pháp đo RTK và đánh giá độ chính xác mạng các trạm CORS của hãng CHC
• Ý nghĩa của đề tài
- Nâng cao sự hiểu biết về lý thuyết cũng như thực hành mạng các trạm CORS của hãng CHC để phổ biến áp dụng trong điều kiện ở nước ta
3 Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu chung về hệ thống định vị GPS và mạng các trạm CORS RTK
- Tìm hiểu công nghệ xây dựng và vận hành mạng các trạm CORS RTK và phần mềm CRNet của hãng CHC
Trang 12- Đo đạc thực địa để đánh giá độ chính xác đo RTK theo giải pháp trạm tham chiếu ảo (VRS)
- Đánh giá công nghệ và khả năng áp dụng vào điều kiện Việt Nam
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi khu vực thực nghiệm: huyện Thường Tín
- Đối tượng: xử lý dữ liệu mạng trạm CORS bằng phần mềm CRNet
5 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Phương pháp khảo sát và kế thừa kết quả các đề tài, dự án, chương trình liên quan đến mạng các trạm CORS RTK đã và đang thực hiện trong nước và ngoài nước
- Phương pháp thu nhập,xử lý số liệu và phần tích thống kê
6 Bố cục đồ án
Luận văn bao gồm phần lời nói đầu, 3 chương, phần kết luận và kiến nghị Chương I: Tổng quan về hệ thống định vị GPS
Chương II: Giới thiệu về mạng trạm CORS RTK
Chương III: Giới thiệu công nghệ xây dựng và vận hành mạng các trạm CORS RTK của hãng CHC