...Nguyễn Thị Minh.pdf

...Nguyễn Thị Minh.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh...

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR TRƯỜNG ĐẠI HỌC

========o0o========

NGHIÊN CỨU TÌM HI

NƯỚC TRÊN THẾ GI

Chuyên ngành: Tr

Mã s

Giáo viên h

TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG H

========o0o========

Nguyễn Thị Minh

M HIỂU MẠNG TRẠM CORS Ở MỘ GIỚI ĐỂ ÁP DỤNG VÀO VIỆT NAM

Chuyên ngành: Trắc địa – Bản đồ

Mã số:

Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Hồng Quang

HÀ NỘI - 2015

NG HÀ NỘI

ỘT SỐ

T NAM

MỤC LỤC

DANH MỤC THUẬT NGỮ NƯỚC NGOÀI VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU (GNSS) 4

1.1 Giới thiệu chung 4

1.2 Nguyên lý định vị và phương pháp xác định trị đo 7

1.2.1 Nguyên lý định vị 7

1.2.2 Phương pháp xác định trị đo 9

1.3 Các phương pháp định vị vệ tinh 11

1.3.1 Phương pháp định vị tuyệt đối 11

1.3.2 Định vị tương đối 13

1.3.3 Các phương pháp đo thời gian thực 15

1.4 Các nguồn sai số 17

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM CORS 21

2.1 Cấu trúc chung của mạng các trạm CORS (DGPS/RTK) 21

2.1.1 Khối các trạm CORS, chức năng và yêu cầu kỹ thuật 22

2.1.2 Trung tâm xử lý dữ liệu 25

2.1.4 Khối hệ thống người dùng 26

2.2 Xử lý dữ liệu mạng các trạm CORS 27

2.3 Giới thiệu mạng các trạm CORS tại một số nước trên thế giới 32

2.3.1 Hệ thống trạm CORS – Hungary 32

2.3.2 Hệ thống SWEPOS – Thụy Điển 38

2.3.3 Hệ thống GPSNET – Australia 41

2.3.4 Hệ thống GNSS CORS – Malaysia 45

2.3.5 Nhận xét chung về các nước 47

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CHO VIỆT NAM 49

3.1 Hiện trạng áp dụng công nghệ GNSS ở Việt Nam 49

3.1.1 Ứng dụng trong đo đạc - bản đồ 49

3.1.2 Ứng dụng trong dẫn đường 49

3.1.3 Ứng dụng trong nghiên cứu chuyển dịch, kiến tạo địa động học 51

3.1.4 Ứng dụng trong nghiên cứu tầng khí quyển 52

3.1.5 Nhận xét chung về hiện trạng áp dụng tại Việt Nam 53

3.2 Giới thiệu chung về Dự án Qui hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GPS) trên lãnh thổ Việt Nam của Cục Đo đạc và Bản đồ 54

3.2.1 Mạng lưới các trạm GEODETIC CORS 54

3.2.2 Mạng lưới các trạm NRTK CORS 57

3.3 Những kinh nghiệm quốc tế và các vấn đề bổ sung áp dụng vào Dự án Quy hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GNSS) trên lãnh thổ Việt Nam 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC THUẬT NGỮ NƯỚC NGOÀI VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ Giải nghĩa

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường dây thuê bao số bất đối xứng

APRGP Asia Pacific Regional Geodetic

Project

Dự án trắc địa khu vực Châu Á – Thái Bình Dương

ARGN Australian Regional GNSS

Network Mạng lưới GNSS của Úc

CORS Continuously Operating

Reference Stations

Trạm quy chiếu hoạt động liên tục

DGPS Differential Global Positioning

System GPS phân sai

EUREF European Reference Frame Khung quy chiếu Châu Âu FKP Flachen Korrektur Paramete Tham số mặt hiệu chỉnh

GBAS Ground Based Augmentation

System Hệ thống hỗ trợ mặt đất GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

GNSS Global Navigation Satellite

System

Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu

GEODETIC

CORS

Geodetic Continuously Operating Reference Stations

Trạm quy chiêu trắc địa hoạt động liên tục

A

Geodynamic of South and South East Asia

Địa động lực của Nam và Đông Nam Á

GSM Global System for Mobile

Communications

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

IGS International GNSS Service Tổ chức dịch vụ GPS quốc tế

(nay là GNSS) LPI Land and Property Information Tổ chức đất và thông tin tài sản MAC Master Auxiliary Concept Ý tưởng trạm Chính – Phụ

MASS Malaysia Active GPS System Hệ thống mạng lưới GPS tích

cực của Malaysia

MyRTKNet Malaysia Real-Time Kinematic

GNSS Network

Mạng GNSS đo động thời gian thực của Malaysia

NRTK CORS

Network Real Time Kinematic Continuously Operating Reference Stations

Mạng các trạm tham chiếu ảo đo động thời gian thực

NTRIP Networked Transport of RTCM

via Internet Protocol

Truyền dữ liệu dạng chuẩn RTCM theo giao thức Internet NSW New South Wales Một bang của Australia

NMEA National Marine Electronics

Association Hiệp hội điện tử biển quốc tế

PPK Post Processing Kinematic Đo động xử lý sau

RTK Real Time Kinematic Đo động thời gian thực

RTCM Radio Technical Commission for

Maritime Services

Ủy ban kỹ thuật sóng điện từ các dịch vụ biển

RINEX Receiver Independent Exchange

Format

Định dạng trao đổi dữ liệu độc lập với máy

VRS Virtual Reference stations Trạm tham chiếu ảo

TEQC Translation, editing, quality

check

Phần mềm kiểm tra chất lượng

dữ liệu TEC Total Electron Content Sổ điện tử tổng cộng

UNAVCO University Navstar Consoltium

Hiệp hội các cơ quan nghiên cứu nhằm hỗ trợ hoạt động khoa học trái đất bằng tăng cường kỹ thuật chính xác cao trong đo biến dạng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của phần không gian của một số hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu 5 Bảng 1.2 Nguồn sai số ảnh hưởng đến xác định vị trí 20 Bảng 2.1 Ghi chú điểm của một trạm CORS 34

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (nguồn:

Internet) 4

Hình 1.2 Hệ thống kiểm tra hoạt động GPS 6

Hình 1.3 Một số thiết bị thu tín hiệu GNSS phục vụ dẫn đường, khảo sát đo đạc 7

Hình 1.4 Bài toán xác định tọa độ điểm 9

Hình 1.5 Phương pháp định vị tương đối tĩnh 13

Hình 1.6 Phương pháp định vị tương đối động 15

Hình 1.7 : Các trạm tham chiếu RTK đơn và mức độ phủ sóng 17

Hình 1.8 Quãng đường tín hiệu lan truyền từ vệ tinh đến máy thu 20

Hình 2.1 Cấu trúc mạng các trạm CORS 21

Hình 2.2 Cấu trúc một trạm CORS 22

Hình 2.3 Một số máy cảm biến GPS NetRS 23

Hình 2.4 Xử lý dữ liệu mạng trạm CORS 28

Hình 2.5 Nguyên lý cơ bản của MAC 29

Hình 2.6 Trạm quy chiếu ảo 30

Hình 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 mặt 31

Hình 2.11 Tổ chức Hạ tầng mặt đất GNSS của Hungary 32

Hình 2.12 Mạng lưới các trạm CORS đang hoạt động ở Hungary 33

Hình 2.13 Vị trí lắp đặt antena và ảnh đường chân trời anten 35

Hình 2.14 Sự phân bố trạm SWEPOS RTK 39

Hình 2.15 Trạm CORS xây dựng kiên cố và thường trực 39

Hình 2.16 Trung tâm xử lý dữ liệu 40

Hình 2.17 Lập bản đồ các khu vực cây trồng 41

Hình 2.18 Hướng dẫn máy móc 41

Hình 2.19 Điểm GPSNet, khu vực sơn bóng mờ là vùng cung cấp vị trí thời gian

thực mạng RTK cho người dùng với độ chính xác 2 cm 42

Hình 2.20 CORSNet NSW với các trạm hiện tại và tương lai trên toàn tiểu bang NSW, có 23 trạm hoạt động (tính đến tháng 7 năm 2009) 43

Hình 2.21 GPSNet tại Perth và SunPoz 44

Hình 2.22 Cấu trúc một trạm CORS 45

Hình 2.23 Sự phân bố mạng lưới trạm MASS 46

Hình 2.24 Một trạm MyRTKNet được xây dựng kiên cố và kỹ thuật VRS 46

Hình 3.1 Trạm DGPS Vũng Tàu và thiết bị trong phòng 50

Hình 3.2 Dẫn đường bằng công nghệ GPS 51

Hình 3.3 Máy thu và anten ứng dụng nghiên cứu tầng điện ly 52

Hình 3.4 Biến thiên TEC khu vực Việt Nam 53

Hình 3.5 Sơ đồ vị trí các trạm GEODETIC CORS 56

Hình 3.6 Sơ đồ xây mới của các trạm NRTK CORS thứ cấp 58

Hình 3.7 Mô hình tổ chức Trung tâm dịch vụ dữ liệu GNSS Việt Nam 61

Hình 3.8.Truyền dữ liệu theo chuẩn NTRIP 70

1

MỞ ĐẦU

Nhiều nước trên thế giới đã có những chiến lược ứng dụng công nghệ GNSS

và kế hoạch phát triển hệ thống các mạng trạm CORS với những giải pháp mới, hướng tới việc mở rộng khai thác các ứng dụng của hệ thống đầy tiềm năng này đem lại (dẫn đường, xác định vị trí, nghiên cứu khoa học), những vấn đề trước đây

bị hạn chế thì hiện nay đã hoàn toàn giải quyết được (tầm che khuất, khoảng cách đường cơ sở, xử lý dữ liệu mạng trạm CORS cung cấp dữ liệu thời gian thực…) Các chương trình phạm vi châu lục, khu vực giữa các nước về xây dựng hạ tầng cơ sở và phát triển các hệ thống mạng các trạm CORS được triển khai từ rất sớm nhằm khai thác tối ưu các lợi ích từ hệ thống GNSS Từ đầu những năm 90, châu Âu triển khai chương trình xây dựng khung qui chiếu Châu Âu (EUREF) và hiện nay là chương trình hợp tác giữa các nước Trung Âu về xây dựng hệ thông dẫn đường Châu Âu (EuPOS)

Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng phát triển đó Từ đầu những năm

90 Việt Nam đã ứng dụng công nghệ này vào công tác đo đạc, thành lập mạng lưới tọa độ trắc địa cơ bản, lưới trắc địa biển, phù hợp với sự phát triển của thế giới… Nhưng trên thực tế những điều kiện về cơ sở hạ tầng kỹ thuật và kinh nghiệm trong việc mở rộng hệ thống này còn nhiều vấn đề cần giải quyết Để giải quyết các vấn

đề đó Việt Nam đang tiến hành thực hiện dự án “Qui hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GNSS) trên lãnh thổ Việt Nam”

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo trong ngành Trắc Địa – Bản Đồ, em đã tích lũy được vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa, em lựa chọn

đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tìm hiểu mạng trạm CORS ở một số nước trên thế

gi ới để áp dụng vào Việt Nam” để có tìm hiểu một cách chi tiết hơn về sự phát triển

và xây dựng các mạng trạm CORS trên thế giới cũng như nguyến lý hoạt động và các ứng dụng của các trạm này Từ đó đưa ra được các đề xuất bổ sung một phần nào đó vào sự phát triển của dự án mạng trạm CORS tại Việt Nam

1/ Tính cấp thiết của đề tài

2

Mặc dù mạng các trạm CORS đã được phát triển và ứng dụng trên ở các

nước phát triển trên thế giới từ đầu những năm 2000 nhưng đối với nước ta đây vẫn

là một vấn đề mới Vì vậy, Đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tìm hiểu mạng trạm

Đề tài một mặt hệ thống hóa được những kiến thức trong quá trình học tập về công nghệ định vị vệ tinh, đặc biệt là hệ thống mạng các trạm CORS, mặt khác thông qua việc tìm hiểu mạng trạm CORS ở một số nước trên thế giới sẽ giúp em hiểu biết sâu hơn về công nghệ, có thể đưa ra những ý kiến đề xuất vào việc xây dựng mạng các trạm CORS phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta cũng như trình

độ phát triển công nghệ này hiện nay trên thế giới

2/ Cơ sở tài liệu

Trong qua trình thực hiện đồ án, có sử dụng và tham khảo một số tài liệu cơ sở như sau:

- PGS TS Đặng Nam Chinh (chủ biên), PGS TS Đỗ Ngọc Cường (2012): Định vị vệ tinh Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật

- Th.s Lưu Hải Âu (2014): Nghiên cứu xây dựng giải pháp đo GPS theo công nghệ trạm tham chiếu ảo (VRS) ở Việt Nam phục vụ việc đa dạng hóa các ứng dụng trạm CORS Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

- TS Trần Hồng Quang (2008): Luận cứ khoa học – công nghệ hoàn thiện và phát triển cơ sở hạ tầng hỗ trợ mặt đất để khai thác ứng dụng hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu Đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

- TS Trần Hồng Quang (2013): GNSS – Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu Nhà xuất bản Tài Nguyên – Môi Trường và Bản đồ Việt Nam

- Các tài liệu, thông tin tham khảo liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu trên mạng Internet

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo TS Trần Hồng Quang trong ngành Trắc Địa – Bản Đồ cùng với

3

sự hướng dẫn tận tình của Ths Lưu Hải Âu và CN Đặng Xuân Thủy 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 nhiều 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 là của các bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện hơn nữa Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trần Hồng Quang, Ths Lưu Hải Âu và CN Đặng Xuân Thủy tại Viện Khoa Học Đo Đạc và Bản Đồ cùng các thầy cô giáo trong ngành 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

Hà Nội, ngày… tháng….năm 2015 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Minh