ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH, KHU ĐO RỪNG DẦU XÃ HỒNG LIÊM, XÃ HỒNG SƠN, HUYỆN HÀM THUẬN BẮC, TỈNH BÌNH THUẬ

Các nhà khoa học đi tiên phong trong lĩnh vực này đã nhanh chóng chứng minh và khẳng định được tính ưu việt của công nghệ GPS bằng việc áp dụng thành công vào các công trình, dự án mang

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH, KHU ĐO RỪNG DẦU - XÃ HỒNG LIÊM, XÃ HỒNG SƠN, HUYỆN HÀM THUẬN BẮC, TỈNH BÌNH THUẬN

SVTH MSSV LỚP KHÓA NGÀNH

: : : : :

NGUYỄN VĂN THỤ

05151033 DH05DC

2005 – 2009 Công Nghệ Địa Chính

- TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 -

BỘ MƠN CƠNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

NGUYỄN VĂN THỤ

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH, KHU ĐO RỪNG DẦU - XÃ HỒNG LIÊM, XÃ HỒNG SƠN, HUYỆN HÀM THUẬN BẮC, TỈNH BÌNH THUẬN

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh

(Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh)

Ký tên

……… ………

TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

-LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên xin gửi đến Ba, Mẹ cùng gia đình – những người

đã tạo mọi điều kiện cho con đến ngày hôm nay – với tất cả lòng biết

ơn và kính trọng!

Xin cảm ơn tất cả những thầy cô trường ĐH Nông Lâm TP.HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong thời gian học tại trường Đặt biệt xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Quang Thịnh cùng các thầy cô khoa Quản lý đất đai & Bất động sản đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu, hỗ trợ kiến thức,… tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn các bác, các anh chị làm việc tại Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất – Sở Tài nguyên và Môi trường Bình Thuận đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực tập

Cảm ơn tất cả những người bạn của tôi đã sát cánh cùng tôi trong những ngày tháng qua

Do hiểu biết còn hạn chế và thời gian thực tập ngắn nên đề tài không thể tránh khỏi những sai sót rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô!

Sinh viên: Nguyễn Văn Thụ

TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thụ, ngành Công nghệ Địa chính, khoa

Quản Lý Đất Đai & Bất Động Sản, trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh

Đề tài: “Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS xây dựng mạng lưới địa

chính, khu đo Rừng dầu - xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận”

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh, Bộ môn Công nghệ địa chính,

Khoa Quản Lý Đất Đai & Bất Động Sản, trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh

Nội dung tóm tắt của báo cáo:

Tỉnh Bình Thuận, đang trong giai đoạn xây dựng và phát triển với các đòi hỏi

về việc xây dựng cơ sở hạ tầng, theo dõi quản lý các biến động đất đai, theo dõi giám sát tài nguyên môi trường rất cần thiết phải có những giải pháp công nghệ mới cho phép đo đạc, thu nhận dữ liệu không gian ngoài thực địa với thời gian nhanh chóng, độ chính xác cao và triển khai nhất quán trên một không gian rộng lớn

Để làm được điều này chúng ta cần nghiên cứu khai thác, ứng dụng những giải pháp công nghệ mới về GPS Đặc biệt, phải ứng dụng sử dụng một cách có hiệu quả

và rộng rãi kỹ thuật định vị GPS trong công tác trắc địa địa chính: xây dựng các mạng lưới địa chính, làm cơ sở cho việc phát triển lưới cấp thấp hơn, phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính, địa hình,…

Bằng phương pháp nghiên cứu ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầu GPS xây dựng lưới địa chính, phục vụ phát triển lưới đường chuyền cấp thấp hơn để đo đạc thành lập bản đồ địa chính khu vực Rừng Dầu – xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

Đặc biệt là nghiên cứu các nguyên lý và kỹ thuật đo tĩnh của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Nội dung đề tài thực hiện giải quyết các vấn đề sau:

 Định vị các điểm GPS trên thực địa

o Khảo sát thiết kế đồ hình lưới chọn điểm chôn mốc

o Lập lịch đo, bố trí ca đo, thu tín hiệu tại điểm lưới

 Xử lý số liệu đo bằng phần mềm GPSurvey 2.35 Bình sai tính toán và đánh giá

độ chính xác của tọa độ và độ cao điểm lưới, trong hệ tọa độ VN2000

 Kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng công trình

Qua quá trình nghiên cứu đề tài đạt được những kết quả như sau:

Bảng thành quả bình sai tọa độ và độ cao của các điểm lưới địa chính khu vực Rừng dầu, trong hệ tọa độ VN2000, kinh tuyến trục 108030’ Cụ thể nội dung được thể hiện đầy đủ trong phần báo cáo thuyết minh tốt nghiệp

ĐẶT VẤN ĐỀ Trang 1

PHẦN I TỔNG QUAN 3

I.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 3

I.1.1 Giới thiệu về công nghệ GPS và ứng dụng của nó 3

1 Vài nét về lịch sử hệ thống GPS và các lĩnh vực ứng dụng 3

2 Cấu trúc hệ thống GPS 3

3 Các cơ sở của kỹ thuật GPS 5

4 Các sai số và độ lệch GPS 12

5 Cách thức định vị GPS 15

I.1.2 Hệ qui chiếu và hệ tọa độ trong công nghệ GPS 18

1 Hệ qui chiếu trong công nghệ GPS 18

2 Hệ tọa độ WGS-84 18

3 Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 19

4 Tính chuyển giữa các hệ tọa độ 19

I.1.3 Khái quát phần mềm GPSurvey 2.35 19

I.1.4 Khái quát về lưới khống chế trắc địa 20

I.2 Cơ sở pháp lý và văn bản pháp quy 21

I.2.1 Cơ sở pháp lý 21

I.2.2 Văn bản pháp quy 22

I.3 Cơ sở thực tiễn 22

I.4 Khái quát địa bàn nghiên cứu 22

I.4.1 Điều kiện tự nhiên 22

I.4.2 Hiện trạng kinh tế - xã hội 23

I.5 Nguồn tài liệu dùng để nghiên cứu trong đề tài 23

I.5.1 Tư liệu trắc địa 23

I.5.2 Tư liệu bản đồ 23

I.6 Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu 24

I.6.1 Nội dung nghiên cứu 24

I.6.2 Phương pháp nghiên cứu 24

I.6.3 Phương tiện nghiên cứu 25

I.7 Quy trình thực hiện 26

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 27

II.1 Các yêu cầu khi thành lập lưới địa chính 27

II.1.1 Quy định chung 27

II.1.2 Quy định khi xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS 27

II.2 Thiết kế xây dựng hệ thống lưới địa chính 29

II.2.1 Đánh số hiệu điểm 29

II.2.2 Thiết kế lưới địa chính 29

II.2.3 Khảo sát, chọn điểm, chôn mốc lưới địa chính 29

II.3 Đo GPS tại các điểm lưới địa chính 30

II.3.1 Lập lịch, thiết kế đồ hình lưới, bố trí ca đo 30

II.3.2 Trình tự đo GPS tại một điểm của lưới địa chính 35

II.4 Xử lý tính toán bình sai, đánh giá độ chính xác của lưới địa chính 36

II.4.1 Trút số liệu từ máy GPS sang máy vi tính 36

II.4.2 Xử lý tính toán khái lược cạnh 37

II.4.3 Bình sai lưới bằng phần mềm Trimnet Plus, kết hợp biên tập thành quả theo quy định 45

II.4.4 Đánh giá độ chính xác lưới GPS 54

II.5 Thành quả tính toán bình sai lưới toạ độ địa chính 55

II.6 Kiểm tra, nghiệm thu, giao nộp thành quả 56

II.7 Đánh giá quy trình công nghệ GPS dùng đo lưới địa chính 56

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTNMT Bộ Tài Nguyên & Môi Trường

GCNQSDĐ Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất

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

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

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

pha ăng ten

Rms Sai số trung phương khoảng cách

Reference Variance Phương sai chuẩn

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH

Danh sách các bảng:

Bảng 1.1 Bảng thống kê mốc làm điểm khởi tính cho khu đo Rừng dầu 23

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thành lập lưới địa chính 27

Bảng 2.2 Tổ chức các ca đo trong mạng lưới 34

Bảng 2.3 Bảng thống kê các file có trong thư mục VN2000 .52

Bảng 2.4 Bảng thống kê tọa độ và độ cao các điểm sau bình sai 55

Danh sách các hình: Hình I.1 Mô phỏng quỹ đạo vệ tinh GPS 4

Hình I.2 Mạng lưới trạm điều khiển GPS (1994) 5

Hình I.3 Sơ đồ về cấu trúc tín hiệu vệ tinh .5

Hình I.4 Nguyên lý trị đo giả khoảng cách .8

Hình I.5 a) Sai phân bậc 1 máy thu; b) Sai phân bậc 1 vệ tinh 10

Hình I.6 Sai phân bậc 2 11

Hình I.7 Sai phân bậc 3 11

Hình I.8 Minh họa sai số khúc xạ đa đường dẫn .13

Hình I.9 Các tầng khí quyển ảnh hưởng trong quá trình đo GPS 14

Hình I.10 Các đồ hình vệ tinh 15

Hình I.11 Nguyên lý định vị tương đối 16

Hình I.12 Kỹ thuật đo tĩnh 17

Hình I.13 Kỹ thuật đo tĩnh nhanh 17

Hình II.1 Cửa sổ phần mềm Planning 31

Hình II.2 Lựa chọn Import file Almanac tùy từng loại máy thu 31

Hình II.3 Giao diện cửa sổ Station Editor 32

Hình II.4 Cửa sổ mô tả trạm máy bị che chắn .32

Hình II.5 Cửa sổ Multistation Analysis và cửa sổ Station Selection 33

Hình II.6 Sơ đồ mạng lưới, bố trí ca đo của ngày đo thứ 2 35

Hình II.7 Giao điện tiện ích Data Transfer 36

Hình II.8 Lựa chọn Job đã thực hiện đo đạt ngoài thực địa có trong máy thu 37

Hình II.9 Hộp thoại Create a New Project 38

Hình II.10 Hộp thoại Load dữ liệu vào Project 38

Hình II.11 Hộp thoại kiểm tra khi Load dữ liệu 39

Hình II.12 Kiểm tra các giá trị có trong file 39

Hình II.13 Cho phép kiểm tra và thay đổi thông tin trạm máy 39

Hình II.14 Kiểm tra, sửa đổi chiều cao và cách đo ăng ten tại điểm 40

Hình II.15 Cửa sổ Load dữ liệu vào chương trình WAVE 40

Hình II.16 Tiến trình dang Load dữ liệu 40

Hình II.17 Kết quả tính sơ bộ tọa độ điểm gốc 41

Hình II.18 Fix điểm gốc trước khi giải cạnh 41

Hình II.19 Cửa sổ lựa chọn, thay đổi thông số giải cạnh 41

Hình II.20 Mô tả không sử dụng số liệu khí tượng 42

Hình II.21 Tiến trình giải cạnh .42

Hình II.22 Kết quả giải cạnh 43

Hình II.23 Biểu đồ tín hiệu của các vệ tinh 43

Hình II.24 Cửa sổ Network Map 44

Hình II.25 Cửa sổ kiểm tra sai số khép hình 44

Hình II.26 Cửa sổ xuất kết quả giải cạnh và sai số khép hình 45

Hình II.27 Hộp thoại Text File 45

Hình II.28 Màn hình hiển thị cửa sổ GPS NETWORK MODULE 46

Hình II.39 Màn hình chính của GPS NETWORK MODULE 46

Hình II.30 Thông báo trước khi thoát khỏi GPS NETWORK MODULE 46

Hình II.31 Màn hình chính NETWORK ADJUSTMENT MODULE 47

Hình II.32 Hộp thoại ADJUSTMENT MENU 47

Hình II.33 Cửa sổ dùng để FIX điểm gốc 48

Hình II.34 Hộp thoại VARIANCE COMPONENT STRATEGY 48

Hình II.35 Lựa chọn các thành phần trị đo (OBSERVATION CATEGORIES) 48

Hình II.36 Tạo các thành phần phương sai 48

Hình II.37 Phương sai chiều dài 49

Hình II.38 Lựa chọn thành phần trị đo 49

Hình II.39 Lựa chọn thay đổi trọng số 49

Hình II.40 Lựa chọn cách tính trọng số 50

Hình II.41 Thay đổi trọng số trạm 50

Hình II.42 Khái quát kết quả bình sai .51

Hình II.43 Màn hình chính TERRESTRIAL OBSERVATIONS MOSULE 51

Hình II.44 Màn hình chính GEOID MODULE 51

Hình II.45 Màn hình chính của ESTIMATE GEIOD HEIGHTS 52

Hình II.46 Màn hình cho phép Load dữ liệu vào Network Adjustment Module 53

Hình II.47 Thay đổi hệ tọa độ 53

Hình II.48 FIX tọa độ, độ cao điểm gốc theo tọa độ trắc địa 54

Hình II.49 Chọn điểm gốc để tính toán cho các điểm còn lại 54

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây cùng với tiến trình mở cửa và hội nhập của đất nước

ra thế giới, công nghệ định vị GPS đã sớm được du nhập và ứng dụng tại Việt Nam Các nhà khoa học đi tiên phong trong lĩnh vực này đã nhanh chóng chứng minh và khẳng định được tính ưu việt của công nghệ GPS bằng việc áp dụng thành công vào các công trình, dự án mang tầm cỡ Quốc gia như: xây dựng hệ tọa độ thống nhất toàn quốc VN2000, đo phân định cắm mốc biên giới Việt Nam - Trung Quốc, Việt Nam - Lào, Việt Nam – Campuchia, xây dựng mô hình Geoid chính xác cao phủ trùm toàn quốc, khảo sát các tuyến giao thông, xây dựng đập thủy điện, đo khống chế ảnh, dẫn đường cho máy bay và tàu thuyền, giám sát địa động học, xây dựng tăng dày mạng lưới địa chính cơ sở cho các tỉnh v.v…

Có thể nói rằng trong công nghệ định vị vệ tinh chúng ta đã theo kịp các nước trong khu vực, và được ứng dụng ngày càng nhiều vào trong các ngành kinh tế xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực Trắc địa và Bản đồ Tuy nhiên, việc ứng dụng, sử dụng và chuyển giao công nghệ định vị GPS về các địa phương (các Tỉnh) vẫn còn yếu và chưa phổ biến

Bên cạnh đó, đất nước ta đang trong giai đoạn xây dựng và phát triển với các đòi hỏi về việc xây dựng cơ sở hạ tầng, theo dõi quản lý các biến động đất đai, theo dõi giám sát tài nguyên môi trường rất cần thiết phải có những phương pháp (giải pháp công nghệ) mới cho phép đo đạc, thu nhận dữ liệu không gian ngoài thực địa với thời gian nhanh chóng, độ chính xác cao và triển khai nhất quán trên một không gian rộng lớn Để làm được điều này chúng ta cần nghiên cứu khai thác, ứng dụng những giải pháp công nghệ mới về GPS Đặt biệt, phải ứng dụng sử dụng một cách có hiệu quả

và rộng rãi kỹ thuật định vị GPS trong công tác trắc địa địa chính: xây dựng các mạng lưới địa chính, làm cơ sở cho việc phát triển lưới cấp thấp hơn, phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính, địa hình,…

Trước nhu cầu thực tế đó cùng với việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ đo định vị GPS trong nhà trường đối với sinh viên ngành Công nghệ Địa chính nói chung,

và việc tìm hiểu quy trình công nghệ GPS trong việc thành lập lưới trắc địa nói riêng; được sự phân công của Khoa Quản lý đất đai và Bất động sản - Trường Đại học Nông Lâm TP HCM, cùng với sự giúp đỡ tạo điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị của Văn Phòng Đăng Ký Quyền Sử Dụng Đất – Sở Tài Nguyên và Môi Trường Bình Thuận, tôi

xin thực hiện đề tài: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS xây dựng mạng lưới

địa chính, khu đo Rừng dầu - xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

 Mục tiêu nghiên cứu

 Ứng dụng công nghệ định vị GPS xây dựng mạng lưới địa chính, phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính khu vực Rừng dầu - xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

 Ứng dụng phần mềm GPSurvey 2.35 trong xử lý tính toán số liệu đo GPS

 Ứng dụng Module VN2000 biên tập thành quả bình sai GPS

 Đánh giá tính khả thi của quy trình công nghệ, khả năng của trang thiết bị và phần mềm chuyên dùng

 Yêu cầu nghiên cứu

 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo tĩnh, định vị tương đối bằng công nghệ GPS phụ vụ công tác đo đạc, thành lập lưới địa chính

 Đáp ứng yêu cầu cho việc thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:5000 trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ Nhà nước hiện hành

 Tuân thủ quy trình, quy phạm của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

 Khai thác và sử dụng trang thiết bị, phần mềm mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian và tài chính

 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

 Phạm vi nghiên cứu: Khu vực đất sử dụng thuộc Đề án: “Khoanh Nuôi, Tái Sinh và Phát Triển Rừng Dầu tại xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn huyện Hàm Thuận Bắc”

 Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 02/02/2009 đến ngày 25/05/2009

 Đối tượng nghiên cứu: Đo đạc xác định tọa độ và độ cao của các điểm lưới địa chính bằng công nghệ GPS

 Giới hạn nội dung nghiên cứu: Sử dụng máy đo định vị Trimble R3 (một bộ gồm 3 máy) đo tĩnh để thu tín hiệu vệ tinh và sử dụng phần mềm GPSurvey 2.35 trong

xử lý tính toán số liệu đo GPS của lưới địa chính, khu vực xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận; phục vụ cho việc phát triển lưới đường chuyền cấp thấp, đo đạc thành lập bản đồ địa chính, phục vụ công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Đề tài được thực hiện một cách có khoa học, đúng quy trình quy phạm và đáp ứng được thực tiễn của địa phương Phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính một cách chính xác, thống nhất trên toàn khu đo

PHẦN I TỔNG QUAN

I.1 Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu

I.1.1 Giới thiệu về công nghệ GPS và ứng dụng của nó

1 Vài nét về lịch sử hệ thống GPS và các lĩnh vực ứng dụng

Hệ thống định vị toàn cầu GPS có tên đầy đủ là Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (Navstar GPS) được bắt đầu triển khai từ những năm 1970 do quân đội Mỹ chủ trì Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu thủy và trên đất liền, phục vụ cho bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự

Vào đầu thập kỷ 80, hệ thống GPS đã chính thức cho phép sử dụng trong dân

sự Từ đó các nhà khoa học của nhiều nước đã ra sức phát triển công nghệ GPS để đạt được những thành quả cao nhất trong việc phát huy nguồn tiềm năng to lớn này

Song song với hệ thống GPS của Mỹ, Liên Xô (cũ) cũng có hệ thống định vị toàn cầu GLONASS (Global Navigation Satellite System) được đưa vào sử dụng từ năm 1982 nhưng do nhiều điều kiện khách quan nên ít được phổ biến hơn

Năm 1973 hệ thống GPS được thiết kế, ngày 22 tháng 02 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa lên quỹ đạo Từ ngày 08 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh trong đó có 21 vệ tinh luôn luôn hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ

Ở nước ta đã đưa kỹ thật định vị toàn cầu GPS vào sử dụng một cách có hiệu quả trong công tác trắc địa địa chính từ đầu những năm 1990 Thực tế cho thấy ngành trắc địa nước ta đã làm chủ công nghệ này và đã giải quyết được nhiều nhiệm vụ quan trọng trong công tác đo đạc như: Đo lưới khống chế cấp 0, xây dựng mạng lưới nhà nước (hạng I, II, III, IV), xây dựng các mạng lưới địa chính cơ sở (tương đương hạng III, IV nhà nước) và lưới địa chính cấp 1, 2, đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính, đưa lưới khống chế ra các đảo xa…

2 Cấu trúc hệ thống GPS

Hệ thống GPS gồm 3 thành phần chính cấu thành, được gọi là ba đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng

a Đoạn không gian: bao gồm 24 vệ tinh bay trên 6 quỹ đạo vòng quanh

Trái đất - cứ bốn vệ tinh quay trên mỗi quỹ đạo - cách mặt đất khoảng 20200 km và mỗi vòng bay hết 11 giờ 58 phút Các vệ tinh đã được phân bố sao cho tại bất cứ một nơi nào trên Trái đất và vào mỗi thời điểm có thể nhận tín hiệu ít nhất từ 4 vệ tinh

Mỗi vệ tinh truyền về Trái đất tín hiệu được mã hoá cùng với thông tin đạo hàng mà máy thu có thể đọc được, được điều biến trên hai tần số sóng tải

Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ sở là

f0 = 10,23 MHz Tần số này còn là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên tử, với độ ổn định rất cao (10-12/ngày) Từ tần số cơ sở f0 thiết bị sẽ tạo ra hai tần sóng tải L1 và L2:

L1 = 154f0 = 1575,42 MHZ, có bước sóng λ = 19,032cm

L2 = 120f0 = 1227,60 MHZ, có bước sóng λ = 24,420cm

Sóng tải và mã dùng để xác định khoảng cách từ máy thu tới vệ tinh Thông tin đạo hàng chứa các tham số quỹ đạo theo từng thời điểm và thường được gọi là lịch vệ tinh quảng bá

Hình I.1 Mô phỏng quỹ đạo vệ tinh GPS Theo định luật Kepler về quỹ đạo chuyển động, mỗi quỹ đạo vệ tinh có hình dạng xấp xỉ hình elip với tâm trùng với tâm khối lượng của Trái đất Đối với quỹ đạo GPS, độ dẹt rất bé (0,02) nên dường như nó là hình tròn Bán kính lớn của elip này khoảng 26.600 km, gần gấp 4 lần bán kính Trái đất Mỗi mặt phẳng quỹ đạo tạo với mặt xích đạo một góc 550 Quỹ đạo vệ tinh được xác định bởi 6 tham số (mô tả độ lệch tâm, bán kính trục lớn, độ nghiêng mặt quỹ đạo ) được gọi là các tham số Kepler Biết các tham số này theo thời gian ta sẽ tính được toạ độ vệ tinh

Vệ tinh GPS phóng lên quỹ đạo được phân ra các khối (Block), lần lượt là khối

I, khối II, khối II-A, II-R rồi II-F Đến nay các vệ tinh hai khối đầu đã bị loại khỏi quỹ đạo Mỗi vệ tinh có kích thước chừng 5 m, trọng lượng 1 - 2 tấn, được trang bị 2 đồng

hồ nguyên tử loại rubidium và 2 đồng hồ nguyên tử loại celium Tuổi thọ vệ tinh là 7,5 năm

b Đoạn điều khiển: gồm Trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado

Springs, 5 trạm quan trắc tín hiệu từ vệ tinh, phân bố trải rộng trên toàn cầu và 3 trạm kiểm soát mặt đất Chức năng chính của Trạm điều khiển là tập hợp số liệu đo GPS từ các trạm quan trắc để xác định và dự báo toạ độ của vệ tinh và các tham số của đồng

hồ vệ tinh, tiếp theo gửi các thông tin này đến một trong ba trạm kiểm soát mặt đất

để từ đây gửi lên vệ tinh Nhiệm vụ của Trạm điều khiển còn là kiểm soát các vệ tinh

và hoạt động của toàn hệ thống

Mạng lưới trạm quan trắc có chức năng xác định toạ độ vệ tinh quảng bá và các tham số đồng hồ vệ tinh Các trạm kiểm soát duy trì liên lạc tới các vệ tinh thông qua ăng ten

c Đoạn sử dụng: gồm các sử dụng được trang bị máy thu tín hiệu GPS,

máy hoạt động để thu tín hiệu vệ tinh GPS phục vụ cho các mục đích khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không trung, trên đất liền và phục vụ cho công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới

Hình I.2 Mạng lưới trạm điều khiển GPS (1994)

3 Các cơ sở của kỹ thuật GPS

a Cấu trúc tín hiệu GPS:

Hoạt động của Trắc địa vệ tinh dựa trên các dữ liệu được truyền từ vệ tinh tới máy thu trên sóng điện từ Tất cả các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần

số chuẩn cơ sở là f0 = 10,23 MHz Tần số này còn là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên

tử celium, với độ ổn định rất cao (10-12/ngày) Từ tần số cơ sở f0 thiết bị sẽ tạo ra hai tần sóng tải L1 và L2, được tạo ra bằng bội số nguyên tần số chuẩn, 154 đối với sóng L1 (tần số 1575,42 Mhz, bước sóng 19,0 cm) và 120 đối với sóng L2 (tần số 1227,60 Mhz, bước sóng 24,4 cm) Tạo nên sóng L2 để xác định độ trễ tín hiệu trong tầng điện ly Các thông tin về thời gian theo đồng hồ vệ tinh và các tham số quỹ đạo (thành phần toạ độ) vệ tinh được mã hoá dưới dạng các chuỗi (bit) nhị phân trên sóng tải thông qua quá trình điều biến

Hình I.3 Sơ đồ về cấu trúc tín hiệu vệ tinh

Có 3 loại mã trên sóng tải là mã C/A (C/A-Code), mã P (P-Code) và Thông tin đạo hàng

Hai mã C/A và P được sử dụng đều thuộc loại mã tựa ngẫu (PRN) nhị phân, gồm một chuỗi các giá trị 0 và 1 hoặc +1 và -1, trông như có tính ngẫu nhiên nhưng lại

dễ nhận dạng do được tạo nên bằng một thuật toán

Mã C/A thường được hiểu là mã thông dụng gồm dãy 1023 kí tự 0 và 1, được lặp lại sau mỗi phần triệu giây, tương đương chiều dài bước sóng 300 m Mã C/A chỉ được truyền có trên sóng tải L1

Mã P - mã chính xác là chuỗi rất dài kí tự 0 và 1, được lặp lại sau 38 tuần lễ, chiều dài bước sóng là 29,30 m Nó được truyền trên cả hai loại sóng tải Tuy nhiên, vì mục đích an ninh, cơ quan quản lý GPS là Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã sử dụng mã W

để che phủ lên P-Code tạo nên mã Y Chỉ có Quân đội Hoa Kỳ và đồng minh mới được tiếp cận mã P

Thông tin đạo hàng là chuỗi số liệu được bổ sung trên hai sóng tải L1

và L2 và điều biến lưỡng pha với tốc độ chậm 50 bit/giây và lặp lại sau 30 giây Thông tin đạo hàng chứa toạ độ vệ tinh theo thời gian, tình trạng sức khoẻ của vệ tinh, các trị hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, số liệu almanac của vệ tinh, số liệu khí tượng Mỗi vệ tinh truyền thông tin đạo hàng của riêng mình cùng với các thông tin trên các vệ tinh khác như là toạ độ gần đúng, tình trạng sức khoẻ

b Các loại máy thu GPS: Có thể phân ra hai loại máy thu GPS: máy thu

một tần số và máy thu hai tần số Máy thu một tần số chỉ nhận được tín hiệu sóng tải L1 Máy thu 1 tần cũng có các cấu hình khác nhau và do đó chức năng cũng khác nhau, thông dụng hơn cả là loại máy thu 1 tần thu được cả code lẫn sóng tải Máy thu 2 tần nhận được tín hiệu trên cả sóng tải L1 và L2 Tuy mã P bị che phủ, nhưng máy thu hai tần hiện nay có thể khôi phục được đầy đủ sóng tải L2 ở mức độ yếu hơn Ăng ten cũng là một bộ phận không thể thiếu của thiết bị đo GPS Để giảm ảnh hưởng của sai số khúc xạ đa đường dẫn (multipath), cần lựa chọn loại ăng ten giảm thiểu được ảnh hưởng này, chẳng hạn như ăng ten Choke Ring, ăng ten có vành chống phản xạ

Máy thu tín hiệu GPS là phần cứng quan trọng trong đoạn sử dụng Nhờ các tiến

bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, viễn thông và kỹ thuật thông tin tín hiệu số các máy thu GPS đã ngày một hoàn hảo Ngành chế tạo máy thu GPS là ngành “kỹ thuật cao” Các máy thu hiện nay có thể làm việc được với đầy đủ các bước sóng tải L1, L2; với khoảng cách giả C/A-Code và cả khoảng cách thật P(Y)-Code, một số hãng chế tạo còn cho các máy thu có thể đồng thời thu tín hiệu từ các vệ tinh GPS và cả vệ tinh GLONASS Hiện đã có nhiều loại máy thu có khả năng đo ở chế độ thời gian thực (Real time) Dạng máy thu phổ biến hiện nay là dạng máy thu đa kênh (Multichannel) máy thu GPS có thể có số lượng kênh khác nhau, từ 1 đến 12 kênh Ở loại máy thu này, mỗi kênh sẽ theo dõi và thu tín hiệu từ một vệ tinh Hiện nay, các máy thu chủ yếu có từ 9 đến 12 kênh

Trên thế giới đã có nhiều hãng chế tạo máy thu tín hiệu GPS như hãng Trimble Navigation, Ashtech (Mỹ), Minimax (CHLB Đức), Sersel (Pháp), Leica (Thụy sĩ), Sokkia (Nhật Bản)… Tùy vào mục đích sử dụng và yêu cầu độ chính xác người ta đã chế tạo ra nhiều loại máy thu GPS khác Có loại chuyên để trang bị lắp trên tàu biển, trên máy bay hoặc trên các loại phương tiện chuyển động khác Có loại chế tạo gọn nhẹ (cầm tay), chuyên dùng để xác định gần đúng vị trí điểm, và cũng có loại chuyên phục vụ cho nghành trắc địa

Cùng với các loại máy thu, người ta còn sản xuất các phần mềm phục vụ xử lý thông tin mà máy thu đã nhận được từ vệ tinh Công việc xử lý thông tin nhằm giải

quyết bài toán trắc địa một cách nhanh chóng và chính xác Chúng ta đã biết một số phần mềm của hãng Trimble như: Trimvec, Trimnet plus GPSurvey, Trimble Geomatics Office….các phần mềm này cũng ngày được hoàn thiện, về mặt hình thức

và độ chính xác của kết quả tính toán

c Các hệ thời gian:

Thời gian đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống định vị toàn cầu, là tham số cơ bản để tính khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh Thời gian trong GPS được kiểm soát bằng đồng hồ nguyên tử đặt trên vệ tinh

Hệ giờ thế giới UT (Universal Time) liên quan tới chuyển động quay của Trái đất quanh trục của nó mà dạng cơ bản là giờ UT1 (về giá trị bằng GMT)

Hệ giờ động lực Trái đất TDT (Terestrial Dynamic Time) dùng để tính quỹ đạo vệ tinh bay quanh Trái đất trong trường trọng lực của Trái đất

Hệ giờ nguyên tử quốc tế IAT (International Atomic Time) được hình thành trên

cơ sở tích hợp thời gian nguyên tử của nhiều trung tâm trên thế giới và là hệ thời gian

cơ bản trên Trái đất, đơn vị cơ bản của IAT là SI giây Vì IAT là thang thời gian liên tục nên xảy ra một vấn đề cơ bản cho người sử dụng, liên quan tới hiện tượng quay chậm dần 1 giây/1 năm của Trái đất xung quanh Mặt trời Khó khăn này được giải quyết nhờ đưa vào hệ thời gian phối hợp quốc tế UTC (Universal Time Coordinated), có cùng vận tốc như IAT nhưng được hiệu chỉnh tăng thêm cái gọi là bước nhảy 1 giây

Các tín hiệu thời gian được truyền từ các vệ tinh GPS được đồng bộ với thời gian của các đồng hồ nguyên tử đặt tại Trung tâm điều khiển; các đồng hồ nguyên tử này lại được đồng bộ với UTC

Hệ thời gian GPS (GPST) đã được liên kết với UTC vào 0h ngày 6/1/1980 và từ đó không được hiệu chỉnh thêm bước nhảy 1 giây, nên giữa GPST và UTC tồn tại độ lệch thời gian Tuy nhiên, độ lệch này được cung cấp cho người sử dụng trong thông điệp đạo hàng Ngoài ra tồn tại quan hệ: GPST + 19 giây = IAT

d Trị đo giả khoảng cách: giả khoảng cách là số đo khoảng cách từ vệ tinh

GPS tới ăng ten máy thu, nó cần thiết để định vị điểm Khoảng cách giả có thể được

đo bằng mã hay bằng pha

Giả thiết rằng đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu đều tuyệt đối chính xác và đồng

bộ hoàn hảo với nhau Ta biết rằng mã tín hiệu PRN được truyền từ vệ tinh, máy thu nhận được và tạo nên bản sao của nó trong máy thu Như vậy, khi mã PRN được phát ra tới khi có được bản sao trong máy thu cần một khoảng thời gian, được gọi là thời gian lan truyền tín hiệu trong không gian Bằng cách so sánh mã truyền tới và bản sao của nó, máy thu sẽ xác định được thời gian lan truyền này Ta đã biết tốc độ lan truyền bằng tốc

độ ánh sáng, như vậy để tính giả khoảng cách ta chỉ việc nhân vận tốc ánh sáng với thời gian lan truyền

Tuy nhiên trong thực tế, lại phức tạp hơn nhiều vì bản thân đồng hồ vệ tinh chưa thật chính xác và đồng hồ máy thu lại còn kém hơn, sự đồng bộ giữa chúng cũng chưa hoàn hảo, nên trị đo giả khoảng cách này chứa các sai số và độ lệch nói trên Đấy là lý

do mà ta gọi là giả khoảng cách mà không gọi là khoảng cách

Hình I.4 Nguyên lý trị đo giả khoảng cách

Khoảng cách giả theo mã tại thời điểm t được mô hình hoá như sau:

) ( )

( ) (t t c t

 là khoảng cách hình học từ vệ tinh j tới máy thu i

c là tốc độ của ánh sáng

)

(t

j i



 là độ lệch đồng hồ

Ta ký hiệu toạ độ của vệ tinh j và của máy thu i tại thời điểm t tương ứng là

))(),

2

))()(())()(())()(()(t X j t X i t Y j t Y i t Z j t Z i t

j

Ta có thể tách độ lệch đồng hồ  i j (t)thành hai thành phần sai số đồng hồ vệ tinh j và sai số đồng hồ máy thu i như sau:  i j(t)  j(t)  i(t) (3.3)

Về sai số đồng hồ vệ tinh j: j

 , ta nhận được các trị hiệu chỉnh đồng hồ theo thời gian t trong Thông điệp đạo hàng quảng bá dưới dạng các tham số a0,a1,a2 của đa thức bậc hai sau ứng với thời gian quy chiếu t0:

2 0 2 0 1

) (t a a t t a t t

( ) (t t c t c t

Liên hệ (3.2) và (3.4), ta thấy, trong phương trình (3.5) chỉ còn lại 4 ẩn số, là 3

ẩn số toạ độ điểm đo và ẩn số đồng hồ máy thu Như vậy khi nhận tín hiệu đồng thời từ

4 vệ tinh, ta sẽ tính được các ẩn và do đó xác định được toạ độ điểm máy thu

Trong trường hợp sử dụng C/A-Code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền sóng tín hiệu chỉ có thể đảm bảo

độ chính xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 30 m Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện môi trường lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A - Code sẽ ở mức

100 m là mức có thể chấp nhận để cho khách hàng dân sự khai thác Song kỹ thuật

xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tới cỡ 3 m tức là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P

- code chỉ để dùng với mục đích quân sự Chính vì lí do này Mĩ đã phải đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A-Code Đây là hệ thống làm nhiễu (Selective Availability) dựa trên cơ sở tạo ra nhiều biến thiên trong tần số cơ sở của đồng hồ vệ tinh Khi bị làm nhiễu bởi SA toạ độ vệ tinh có độ chính xác cỡ từ 2 - 50

m, tọa độ mặt bằng đạt cỡ 100 m (với mức SA cỡ 95%) Nhưng từ ngày 20-05-2000

Mỹ đã bỏ chế độ nhiễu SA

e Trị đo pha sóng tải: Trị đo pha là hiệu số giữa pha sóng tải nhận từ vệ

tinh qua ăng ten máy thu và pha sóng tạo ra trong máy thu nhờ bộ tạo dao động

Có thể đo được khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu bằng pha sóng tải Khoảng cách này sẽ bằng tích của hai thừa số, một là độ dài bước sóng tải và thừa số thứ hai là pha (gồm số bước sóng (chu kỳ đầy đủ) dao động sóng tải cộng với phần lẻ chu kỳ đo được giữa máy thu và vệ tinh) Độ chính xác đo khoảng cách này cao hơn nhiều so với

đo theo Code, bởi vì độ dài bước sóng tải - cũng có thể hiểu là độ phân giải - chỉ là 19

cm trong L1, nhỏ hơn nhiều so với độ dài code

Trị đo giả khoảng cách theo pha được biểu diễn bằng mô hình toán sau:

) ( )

(

1 ) (t i j t N i j f j i j t

N - số nguyên lần bước sóng, hay số nguyên đa trị

j

f là tần số tín hiệu vệ tinh j

Thay (3.3) vào (3.6) ta có:

) ( )

( )

(

1 ) (t i j t N i j f j j t f j i t

j



f Các tổ hợp tuyến tính của trị đo: Các trị đo GPS chứa hàng loạt sai số

mà việc mô hình hoá chúng để giảm thiểu hay loại bỏ trong quá trình xử lý, dù rất cố gắng, vẫn mới chỉ đạt ở mức độ xấp xỉ gần đúng Các sai số không được đưa vào mô hình cũng như các độ lệch do mô hình hoá chưa hoàn thiện đương nhiên giới hạn độ chính xác định vị bằng một máy thu Nhưng khi ta đo đồng thời từ hai đến nhiều máy thu đặt không xa nhau, do những máy thu này cùng chia sẻ những sai số tương tự nhau về chủng loại cũng như độ lệch, nên một phần lớn sai số này sẽ bị loại khi ta tạo ra các tổ hợp tuyến tính của các trị đo GPS

 Sai phân bậc 1:

Các trị đo của hai máy thu GPS quan trắc đồng thời một vệ tinh sẽ chứa những sai

số liên quan tới vệ tinh và các sai số liên quan khí quyển tương tự nhau Khi khoảng cách giữa hai máy thu càng nhỏ thì sự tương đồng càng lớn Do đó, khi ta tính hiệu (sai phân) các trị đo tại hai máy thu đồng thời, thì nhóm sai số liên quan vệ tinh và nhóm sai số liên quan khí quyển trong các sai phân này sẽ được giảm nhỏ Sai phân này được gọi là sai phân bậc 1 máy thu (hay trạm đo) Sai số đồng hồ vệ tinh được loại bỏ một cách hiệu quả trong sai phân này

Hình I.5 a) Sai phân bậc 1 máy thu; b) Sai phân bậc 1 vệ tinh

Giả sử 2 máy thu A, B cùng quan sát một vệ tinh j, theo phương trình pha sóng tải (3.7) ta có:

) ( )

( )

(

1 ) (t A j t N A j f j j t f j A t

( )

(

1 ) (t B j t N B j f j j t f j B t

( )

(

1 ) (

1 ) ( ) (t A j t B j t A j t N B j N A j f j B t f j A t

B j

)()()(t B j t A j t

j

)()()

N N N

A B

AB

j A j B j AB

số đồng hồ cả máy thu lẫn vệ tinh và giảm thiểu đáng kể các loại sai số khác

AB k

j AB k

Hình I.6 Sai phân bậc 2

j AB k

j AB k

Phương trình sai phân bậc 3: AB j,k(t12) 1  AB j,k(t12)



Tất cả ba loại sai phân này đều có thể tạo ra đối với trị đo pha hay trị đo giả khoảng cách bằng máy thu một tần hay máy thu hai tần Ngoài ra, từ số liệu đo của máy hai tần, ta có thể tạo nên các tổ hợp tuyến tính khác, trong đó tổ hợp tuyến tính L3 được tạo ra từ trị đo trên L1 và trị đo tương ứng trên L2 loại bỏ đáng kể ảnh hưởng của độ trễ ion nên thường được gọi là tổ hợp tuyến tính phi ion (ionosphere-free linear combination); các trị đo trên sóng tải L1 và L2 còn cho phép tạo ra cái gọi là trị

đo cổng rộng (Wide-land) với bước sóng dài 86 cm và trị đo cổng hẹp (Narow-land)

có chiều dài bước sóng 11 cm, rất có ích cho việc giải tìm số nguyên đa trị

4 Các sai số và độ lệch GPS

a Sai số tọa độ vệ tinh

Như ta được biết, 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 gói Thông 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 chính xác như thực tế, nên toạ độ vệ tinh

dự báo trước chứa sai số, gọi là sai số quỹ đạo Sai số quỹ đạo thông thường đạt danh nghĩa trong khoảng 2 - 5m và khi chịu ảnh hưởng của kỹ thuật S/A đạt chừng 50 m

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 đó đến định vị điểm cũng khác nhau Có 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

Có 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

b Sai số đồng hồ vệ tinh và máy thu

Cứ mỗi khối (Block) vệ tinh thế hệ II và IIA được trang bị 4 đồng hồ nguyên tử gồm 2 đồng hồ cesium và hai đồng hồ rubidium Các khối vệ tinh sau IIR chỉ mang đồng hồ rubidium Các đồng hồ này để tạo tần số và thời gian

Các đồng hồ vệ tinh rất chính xác nhưng vẫn chưa hoàn hảo tuyệt đối Độ ổn định của nó 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, tính độ lệch và cấp lên vệ tinh để gửi lại về máy thu trong Thông 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 đó có 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 Thông 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, có 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

c Sai số 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 sóng tải lẫn trị đo giả khoảng cách Nguyên nhân do sóng tín hiệu từ vệ tinh đến ăng

ten máy thu bằng nhiều đường khác nhau: trực tiếp từ vệ tinh và từ các vật cản chung quanh điểm đo phản xạ tới

Hình I.8 Minh họa sai số khúc xạ đa đường dẫn

Sai số đa đường dẫn làm biến dạng tín hiệu gốc do giao thoa với tín hiệu phản

xạ tại ăng ten máy thu Nó ảnh hưởng tới trị đo giả khoảng cách lớn hơn so với trị đo pha sóng tải Đối với trị đo sóng tải, sai số này đạt tối đa là 1/4 chu kỳ bước sóng (khoảng 4,8 cm đối với sóng 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 không như nhau tại mỗi điểm đo và thông thường nó không có tính tương quan giữa các điểm đo Cho nên nó không bị loại bỏ hay giảm thiểu thông qua việc sử dụng các sai phân như các loại sai

số kể trên; nó 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 (công 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 có độ thông thoáng tốt ngoài thực địa với góc ngưỡng cao thích hợp (thông thường dưới 15°) Trong quá trình xử lý số liệu đo, phải tiếp tục giảm thiểu ảnh hưởng này

d Sai số tâm pha ăng ten

Như đã biết, 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 không trùng với tâm vật lý (hình học) của ăng ten Đối với mỗi điểm đo, độ lệch này thay đổi tuỳ thuộc góc 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 đó không 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 có 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 Đã có những công bố kết quả khảo sát sai số tâm pha ăng ten cho từng loại và có thể cập nhật chúng vào phần mềm để hiệu chỉnh ảnh hưởng này một cách triệt để Tuy nhiên ảnh hưởng của sai số này tới định vị không lớn nên thường được bỏ qua trong các ứng dụng thông thường

e Độ trễ tầng điện li, tầng đối lưu

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

Hình I.9 Các tầng khí quyển ảnh hưởng trong quá trình đo GPS

Các điện tử tự do trong tầng ion gây nên độ trễ nhóm phụ thuộc vào tần số tín hiệu vệ tinh; độ trễ này là nguồn sai số tiềm năng trong trị đo theo thời gian Mặt khác, tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỷ lệ nghịch với bình phương tần số của tín hiệu,

và tỷ lệ thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly Độ trễ trong L2 nhỏ hơn nhiều so với độ trễ trong L1

Các phân tích về ảnh hưởng của tầng điện ly đã cung cấp một số lựa chọn sau:

 Việc bỏ qua ảnh hưởng sai số do độ trễ điện ly sẽ làm cho việc khắc phục trượt chu kỳ khó khăn và do đó việc tìm lời giải cho tham số số nguyên đa trị khó khăn hơn đối với chiều dài cạnh đo lớn;

 Tiến hành đo vào ban đêm là lúc ảnh hưởng này tối thiểu;

 Sử dụng mô hình dự báo độ trễ tầng điện ly trong thông điệp đạo hàng quảng bá sẽ làm tăng gần 50% độ chính xác định vị;

 Sử dụng máy đo hai tần số sẽ cho phép tạo nên lời giải loại bỏ được ảnh hưởng điện ly;

 Tạo nên các sai phân số liệu đo tại các điểm sẽ giảm nhỏ được ảnh hưởng của sai số độ trễ điện ly khoảng 1 – 2 mm do sự tương quan giữa chúng trên chiều dài cạnh ngắn và trung bình

Ngày nay, bên cạnh việc hoàn thiện máy thu và ăng ten, người ta đặc biệt quan tâm tới việc tính hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ trễ ion không chỉ trong số liệu đo bằng máy thu một tần mà cả đối với máy thu hai tần

Ngay phía 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 góc ngưỡng của vệ tinh, nó cực tiểu (cỡ 2,3 m) khi vệ tinh ở thiên đỉnh, đạt 9,3 m khi vệ tinh ở góc ngưỡng 150 và 20 - 28 m ở góc ngưỡng cao 50

Ảnh hưởng của độ trễ tầng đối lưu đã được mô hình hoá bằng các biểu thức toán học, trong các phần mềm chuyên dụng, giúp tính được trị hiệu chỉnh thích hợp trong quá trình xử lý nhằm làm giảm thiểu ảnh hưởng này

f 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 bởi hệ số suy giảm độ chính xác (viết tắt theo tiếng Anh là DOP) DOP là tỷ số giữa sai số vị trí điểm đo và sai số trị đo DOP càng nhỏ thì vị trí điểm đo được xác định càng chính xác; DOP thông thường lớn hơn 1, trừ phi 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 trí điểm,

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

VDOP - hệ số suy giảm độ chính 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

Hình I.10 Các đồ hình vệ tinh Ngoài ra độ chính xác điểm đo GPS còn phụ thuộc vào độ dài ca đo, số lượng trị

đo dư và chất lượng xử lý (phần mềm sử dụng và cách thức xử lý số liệu đo)

5 Cách thức định vị GPS

a Định vị tuyệt đối bằng GPS: (hay còn gọi là định vị điểm) sử dụng chỉ

một máy thu GPS đo giả khoảng cách bằng mã tới ít nhất 4 vệ tinh rồi tính toạ độ vị trí điểm tức thời Độ chính xác định vị mặt bằng ước đạt 22 m trong điều kiện hiện tại

Máy thu nhận được toạ độ vệ tinh j(xj , yj, zj) trong thông điệp đạo hàng quảng

bá truyền trực tiếp từ vệ tinh, còn khoảng cách ρi từ máy thu tới vệ tinh được xác định hoặc bằng mã thông dụng C/A (máy thu dân sự) hoặc mã P(Y) (máy thu quân sự Mỹ

và Đồng minh) Ta cũng đã biết, trị đo giả khoảng cách ρ từ máy thu tới vệ tinh chứa đựng sai số đồng hồ vệ tinh, sai số đồng hồ máy thu và sự không đồng bộ giữa hai

đồng hồ Đối với sai số đồng hồ vệ tinh, ta có thể hiệu chỉnh nhờ các tham số hiệu chỉnh đồng hồ được cấp trong Thông điệp đạo hàng, nên ảnh hưởng của nó được giảm nhỏ Để hiệu chỉnh sai số đồng hồ máy thu, ta bổ sung vào mô hình tính toán các

ẩn số là ảnh hưởng của sai số này Cho nên, ngoài ba ẩn số là ba thành phần toạ độ của điểm đo là (xu, yu, zu), thêm ẩn thứ tư là độ lệch đồng hồ bu Điều này giải thích tại sao ta cần nhìn đồng thời tới ít nhất 4 vệ tinh

b Định vị tương đối bằng GPS:

Định vị tương đối 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 đó tính được toạ độ điểm này so với điểm khác đã biết toạ độ chính xác

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 chính xác định vị càng được nâng cao hơn Định vị tương đối có thể sử dụng trị đo pha sóng tải (thông dụng) và trị

đo giả khoảng cách bằng mã hay kết hợp cả hai

Hình I.11 Nguyên lý định vị tương đối

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

 Kỹ thuật đo GPS tĩnh

Đo GPS tĩnh là kỹ thuật định vị tương đối cơ bản 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

Đo GPS tĩnh bằng pha sóng tải là phương pháp định vị chính xác nhất mà nguyên nhân chính là sự thay đổi đáng kể của đồ hình vệ tinh trong khoảng thời gian dài

Hình I.12 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 chính 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

 Kỹ thuật đo GPS tĩnh nhanh

Đo GPS tĩnh nhanh cũng là kỹ thuật đo pha sóng 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 biết 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 biết toạ độ trong thời gian ngắn rồi di động sang điểm đo khác

Phương pháp đo này thích 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 có điều kiện đo đủ thông thoáng

Hình I.13 Kỹ thuật đo tĩnh nhanh Quá trình đo bắt 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 - 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 bước đo trên Cứ tiếp tục như vậy,cho tới khi thu tín hiệu xong tại điểm chạy cuối cùng thì kết thúc ca đo

Độ chính xác đo cạnh bằng đo tĩnh nhanh đạt trung bình 1 cm + 1ppm

 Kỹ thuật 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 đinh 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 biết toạ độ Điều này đòi hỏi ta phải tiến hành bước khởi đo để xác định véc tơ khởi đầu Cách thực hiện đo khởi đầu thông thường là đặt máy di động trên điểm gốc thứ hai đã biết toạ độ

Phương pháp đo động đạt năng suất đo đạc rất cao mà vẫn đảm bảo độ chính 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 có địa hình quang đãng, ít 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)

I.1.2 Hệ qui chiếu và hệ tọa độ trong công nghệ GPS

1 Hệ qui 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 kích 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

Hệ thống WGS-84 có các tham số sau:

Kích thước Ellipsoid quy chiếu WGS-84: a = 6378137 m;

257223563,

Mô hình trường trọng lực trái đất EGM-96: Chuỗi điều hòa cấu tới bậc: n = m =

360 với 130.676 hệ số

Mô hình Geoid EGM-96: Mô hình với lưới 15’x15’; độ chính xác độ cao Goeid tại nút lưới là 0,5 – 1,0 m

3 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 chính sau đây:

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

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

4 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

I.1.3 Khái quát phần mềm GPSurvey 2.35

Phần mềm GPSurvey 2.35 do hãng Trimble, một trong những hãng sản xuất thiết

bị và phần mềm GPS hàng đầu thế giới, xây dựng năm 1991 GPSurvey 2.35 cho phép

xử lý các loại dữ liệu đo GPS 1 tần số L1 hay cả 2 tần số L1 và L2 với các chế độ đo tĩnh (static), đo tĩnh nhanh (fast static), đo động (kinematic) , rất tiện lợi và chính xác Trước đây phần mềm được nhà sản xuất bán kèm khi mua thiết bị của hãng, việc

sử dụng hạn chế do phải có khoá cứng đi kèm Từ năm 2000 phần mềm này xoá bỏ bản quyền và cho phép sử dụng rộng rãi Hiện nay, GPSurvey 2.35 được dùng phổ biến trong công tác xử lý các số liệu đo lưới khống chế trắc địa bằng GPS và đã có nhiều nghiên cứu nhằm khai thác sử dụng hiệu quả phần mềm để giải quyết các nhiệm

vụ chuyên nghành Phần mềm gồm một số mô đun như: GPLoad để trút số liệu từ máy thu sang máy tính, Plan để lập kế hoạch đo, và quan trọng hơn cả là WAVE xử cạnh

đo và mô đun TRIMNET Plus bình sai lưới theo số liệu chu kỳ đo

 Khi lựa chọn Plan, menu chương trình sẽ kích hoạt modul Quick Plan/ Plan cung cấp cho người sử dụng GPS những thông tin gồm các hệ số DOP, góc cao của vệ tinh, góc phương vị và vị trí các vệ tinh theo thời gian Trên cơ sở đó có thể tính toán

và lập kế hoạch đo ngoài thực địa một cách hợp lý Cả hai lựa chọn chính là Plan Project và Quick Plan đều cho phép thực hiện các mục đích sau:

 Định nghĩa lại múi giờ địa phương

 Xem xét đồ hình phân bố vệ tinh, phương vị, góc cao, thời gian xuất hiện

 Lựa chọn thời gian đo theo các tham số yêu cầu

 WAVE cho phép tính gia số tọa độ và chiều dài nghiêng giữa hai điểm đo đồng thời trong cùng một ca Nó vừa cho phép người xử lý hiệu đính những sai lầm đã phạm phải trong quá trình đo - liên quan tới tên điểm đo, loại ăng ten, cách đo và chiều cao ăng ten , lại vừa đưa ra nhiều lựa chọn, tạo điều kiện cho người xử lý - bằng nhiều nỗ lực tính toán - tìm được lời giải tốt cho độ dài đường đáy cũng như hiệu tọa

độ giữa các điểm

 TRIMNET Plus có chức năng xử lý hỗn hợp tất cả các ca đo của lưới, bình sai

để tính trong hệ WGS-84 các thành phần tọa độ điểm lưới, phương vị và độ dài nghiêng của từng cạnh đo cùng các sai số trung phương tương ứng của chúng Nó còn cho phép tính chuyển tọa độ sang các hệ tọa độ khác khi đã có bổ sung các thông tin

hỗ trợ cần thiết Nó đồng thời cho phép xử lý kết hợp các loại số liệu đo khác nhau như số liệu đo GPS, số liệu đo mặt đất bằng các thiết bị thông dụng

Hiện tại phần mềm này đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam

I.1.4 Khái quát về lưới khống chế trắc địa

Để thành lập bản đồ, bình đồ, công tác trắc địa phải giải quyết hai phần công việc Đầu tiên là xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao Sau đó, dựa trên lưới khống chế tiến hành đo vẽ địa hình địa vật

 Mạng lưới khống chế trắc địa là hệ thống các điểm khống chế trắc địa liên kết lại với nhau Các điểm khống chế trắc địa được chọn và đánh dấu bằng các mốc dấu vững chắc ở trên mặt đất Tiến hành đo đạc các yếu tố của lưới, xử lý số liệu để tính ra tọa độ, độ cao của các điểm khống chế trong một hệ thống tọa độ và độ cao thống nhất

 Lưới khống chế trắc địa được xây dựng theo nguyên tắc: “Từ toàn diện đến cục bộ”, “Từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp”

 Theo quy mô và độ chính xác của lưới khống chế trắc địa, trong phạm vi lãnh thổ của một quốc gia, lưới khống chế trắc địa được chia thành ba loại: đầu tiên là lưới khống chế trắc địa Nhà nước, sau đó là khống chế trắc địa khu vực, cuối cùng là khống chế trắc địa đo vẽ

 Lưới khống chế trắc địa Nhà nước của Việt Nam cả về mặt bằng và độ cao được xây dựng theo 4 hạng là: hạng I, hạng II, hạng III, hạng IV Độ chính xác giảm dần từ hạng I xuống hạng IV

 Lưới khống chế mặt bằng và lưới khống chế độ cao Nhà nước của Việt Nam được xây dựng qua nhiều giai đoạn, sử dụng nhiều phương pháp đo khác nhau

o Giai đoạn đo đạc lưới tam giác hạng I, hạng II ở miền Bắc được tiến hành từ năm 1959 đến năm 1963, tính toán bình sai xong năm 1966

o Giai đoạn đo đạc lưới tam giác đo góc hạng I khu vực Bình - Trị - Thiên được tiến hành từ năm 1977 đến năm 1983

o Giai đoạn đo đạc lưới tam giác đo góc hạng II miền Trung, phương án xây dựng là lưới tam giác hạng II dày đặc thay thế cho việc xây dựng lưới hạng I và chêm lưới hạng II Được xây dựng từ năm 1983 đến năm 1992

o Giai đoạn đo đạc lưới đường chuyền hạng II Nam bộ được đo đạc từ năm

1988 đến năm 1990

o Giai đoạn đo lưới GPS cạnh ngắn khu vực Minh Hải, Sông Bé, Tây Nguyên được đo từ năm 1991 đến năm 1993

 Lưới mặt bằng Nhà nước hạng I, hạng II đã phủ trùm cả nước Một số vùng đã xây dựng lưới mặt bằng hạng III, hạng IV Nhưng đến nay số điểm lưới mặt bằng hạng III, hạng IV đã bị hư hỏng khá nhiều

 Mạng lưới độ cao Nhà nước là mạng lưới độ cao được đo bằng phương pháp đo cao hình học, được xây dựng từ năm 1959 đến năm 1991

 Từ năm 1992 đến năm 1995, chúng ta đã đo lưới GPS cạnh dài phủ trùm toàn quốc nối đất liền với hải đảo, đo lưới GPS cấp “0” để kiểm định các lưới hạng I, hạng

II mặt bằng đã xây dựng trước đây, đồng thời là phương tiện để đo nối tọa độ của Việt Nam với lưới tọa độ trong khu vực và quốc tế

 Để phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính, người ta xây dựng lưới tọa độ địa chính cơ sở Phương án để xây dựng lưới địa chính cơ sở là chêm vào các điểm lưới hạng I, hạng II Nhà nước bằng công nghệ GPS

 Mật độ điểm khống chế trắc địa Nhà nước, lưới địa chính cơ sở không đủ để đo

vẽ bản đồ, bình đồ, người ta phải tăng dày lưới khống chế trắc địa bằng cách xây dựng lưới khống chế khu vực Trong quy phạm thành lập bản đồ địa chính (trước năm 2008) gọi lưới khống chế khu vực về mặt bằng là lưới tọa độ địa chính cấp I, cấp II; được thành lập bằng phương pháp lưới tam giác đo góc, đo cạnh, bằng công nghệ GPS, bằng phương pháp lưới đường chuyền

 Đến ngày 10 tháng 11 năm 2008, Bộ TN & MT đã ban hành Quyết định số 08/2008/QĐ-BNTMT, Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000 Gọi lưới lưới khống chế khu vực để đo vẽ địa chính là lưới địa chính (thay thế cho lưới địa chính cấp I, cấp II) được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc bằng công nghệ GPS

I.2 Cơ sở pháp lý và văn bản pháp quy

[3] Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu VN-2000 của Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên & Môi trường) ban hành tháng 06 năm

2001

[4] - Căn cứ Quyết định số 84/2006/QĐ-UBND ngày 02/11/2006 của UBND tỉnh Bình Thuận, về việc Thống nhất áp dụng hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam khu vực Bình Thuận cho việc thành lập và sử dụng bản đồ trên địa bàn toàn Tỉnh [5] Căn cứ Quyết định số 13/2008/QĐ-UBND ngày 7/01/2008 của UBND tỉnh Bình Thuận V/v: Ban hành các Bộ đơn giá lập lưới địa chính, đo đạc bản đồ (các tỷ lệ: 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2.000, 1:5.000) trên địa bàn tỉnh Bình Thuận

[6] Căn cứ Quyết định số 37/2008/QĐ-UBND ngày 7/05/2008 của UBND tỉnh Bình Thuận V/v: Điều chỉnh Đơn giá lập lưới địa chính, đo đạc bản đồ (các tỷ lệ: 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000) trên địa bàn tỉnh Bình Thuận

I.2.2 Văn bản pháp quy

[1] Quy phạm thành lập lưới tọa độ các cấp của Viện nghiên cứu địa chính ban hành năm 2002

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

[3] Hướng dẫn sử dụng phần mềm GPSurvey 2.35 của phòng Trắc địa – Địa hình, Cục bản đồ Bộ tổng tham mưu, năm 2004

I.3 Cơ sở thực tiễn

Cơ sở thực tiễn của đề tài: Đề tài đáp ứng được nhu cầu của địa phương, của ngành nói chung và của tỉnh Bình Thuận nói riêng trong việc thành lập lưới địa chính Phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính, cấp giấy CNQSD đất

I.4 Khái quát địa bàn nghiên cứu

I.4.1 Điều kiện tự nhiên

1 Vị trí địa lý

Hồng Liêm là xã nằm về phía bắc huyện Hàm Thuận Bắc Có 4 thôn với tổng số dân là 9.624 người, diện tích tự nhiên là 10.054,6 ha Trong đó đất sản xuất nông nghiệp là 7.128,2 ha; đất lâm nghiệp 1.893 ha; đất chưa sử dụng 589,5 ha; đất phi nông nghiệp 433,9 ha Cách trung tâm huyện lỵ 22 km, cách Thành phố Phan Thiết 27 km

về phía Tây Bắc

Khu vực xây dựng đề án khoanh nuôi, tái sinh và phát triển Rừng dầu, nằm về phía đông bắc của xã, với diện tích 3.330 ha Trong đó có 1.478 ha rừng dầu; 262 ha rừng chồi tái sinh của khu vực núi đá bàn; 273 ha rừng cây bụi; 185 ha rừng trồng và 1.132 ha đất trống

Tọa độ địa lý:

Từ 110 03’ 66’’ đến 110 5’ 66’’ vĩ độ Bắc

Từ 1080 13’ 52’’ đến 1080 17’ 92’’ kinh độ Đông

Phía Bắc giáp xã Bình Tân, huyện Bắc Bình

Phía Nam giáp xã Hồng Sơn

Phía Đông giáp xã Hồng Phong, huyện Bắc Bình

Phía Tây giáp khu dân cư xã Hồng Liêm

2 Địa hình, địa mạo

Căn cứ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000 và qua khảo sát thực tế thì địa hình khu vực khá đơn giản, phân chia thành hai vùng khá rõ nét Phía Đông Bắc, dọc tuyến quốc

lộ 1A thì có cấu tạo địa hình tương đối dốc do các triền cát chạy dài cặp khu Lê Hồng Phong Phía Tây tiếp nối với vùng đồi núi xã Thuận Hòa nhưng khá bằng phẳng, cấu tạo bằng các dải đất thịt và đất cát pha

3 Khí hậu – thủy văn

Khí hậu: chịu ảnh hưởng của vùng cực Nam trung bộ nên có khí hậu khắc nghiệt, thời gian nắng kéo dài trong năm, lượng mưa hàng năm thấp

Nhiệt độ bình quân năm là 26,70C

Toàn bộ trong khu vực này không có sông suối, cá biệt có vài ao hồ nhỏ chứa nước về mùa mưa và một số lạch nước nhỏ từ các động cát chảy ra, tưới cho một số ruộng lúa nước trong vùng

I.4.2 Hiện trạng kinh tế - xã hội

Theo niên giám thống kê năm 2006 thì dân số toàn xã có 9.624 người; trong độ tuổi lao động có 5.308 người, có tổng cộng 1.920 hộ dân, đại đa số là sản xuất nông nghiệp

Trên khu vực đo vẽ gồm có 2 thôn, Liêm Thái và Thôn Liêm Hòa có 760 hộ, có 3.662 nhân khẩu; 2.039 lao động Trong đó có 66 hộ dân chuyên khai thác nhựa cây dầu, thu nhập bình quân của khâu khai thác nhựa khoảng 800.000 – 1.000.000 đ/ tháng/ hộ, và có 442 hộ dân canh tác 1.112 ha cây màu hàng năm

I.5 Nguồn tài liệu dùng để nghiên cứu trong đề tài

I.5.1 Tư liệu trắc địa

Năm 2001 Xí nghiệp Trắc địa Bản đồ 201 đã thi công xây dựng mạng lưới tọa

độ Địa chính Cơ sở trên địa bàn khu đo Qua thu thập và khảo sát thực tế ngoài thực địa, đơn vị đo đạc (Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất - Sở TN & MT Bình Thuận)

có thể xác định sử dụng 04 điểm Địa chính Cơ sở nằm trong khu vực các xã (để phát triển lưới địa chính) cụ thể trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Bảng thống kê mốc làm điểm khởi tính cho khu đo Rừng dầu

4 Hồng Sơn 925493 01 Địa chính cơ sở 1226719.007 473112.792 137.279 Tốt

Qua kiểm tra, các mốc trên còn ổn định và chắc chắn đảm bảo, đủ độ tin cậy dùng để phát triển lưới khống chế đo vẽ cấp thấp hơn

I.5.2 Tư liệu bản đồ

 Có nhiều loại Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25000, 1:50000 địa giới hành chính 364, nhưng cơ bản có:

 Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25000 Gauss do Tổng cục Địa chính xây dựng năm

 Bản đồ giải thửa 299 tỷ lệ 1:2000 được thành lập từ năm 1999, đo vẽ theo hệ tọa độ độc lập riêng lẽ từng khu, thành lập bản đồ bằng máy kinh vĩ, máy bàn đạc, chưa được cập nhật chỉnh lý, độ chính xác thấp, đến nay không thể đáp ứng được các yêu cầu sử dụng và quản lý

 Qua sắp xếp phân loại đánh giá, các loại bản đồ địa hình có tỷ lệ: 1:50000, 1:25000, địa chính cơ sở 1:10000 nêu trên đủ cơ sở dùng làm bản đồ nền để thiết kế lưới địa chính, còn bản đồ giải thửa đo vẽ chi tiết các loại đất nông nghiệp và đất ở có

tỷ lệ 1:2000 được dùng để tham khảo phục vụ khi đo vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa chính và phân mảnh bản đồ các loại tỷ lệ theo quy phạm hiện hành

I.6 Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu

I.6.1 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, đánh giá độ chính xác của lưới địa chính (Xử lý số liệu bằng phần mềm GPSurvey 2.35, bình sai tính toán đánh giá độ chính xác tọa độ và độ cao của lưới địa chính)

 Thành quả tính toán bình sai lưới toạ độ địa chính

 Kiểm tra, nghiệm thu, giao nộp thành quả đo đạc, tính toán bình sai lưới địa chính

 Đánh giá quy trình công nghệ GPS dùng đo lưới địa chính

I.6.2 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp định vị của hệ thống định vị toàn cầu GPS: Áp dụng kỹ thuật đo

tĩnh và nguyên lý định vị tương đối bằng hệ thống định vị toàn cầu GPS trong công tác xây dựng lưới địa chính

 Phương pháp bản đồ: sử dụng bản đồ địa hình 1:50000 và bản đồ địa chính cơ

sở tỷ lệ 1:10000 của xã Hồng Liêm, xã Hồng Sơn - huyện Hàm Thuận Bắc và xã Hồng Phong, xã Hòa Thắng, xã Bình Tân - huyện Bắc Bình Xác định số lượng và sự phân bố các điểm toạ độ Nhà nước, toạ độ địa chính cơ sở để định điểm gốc (cạnh gốc), nhằm bố trí, chọn điểm thiết kế sơ bộ lưới đo Làm cơ sở cho việc khảo sát thực địa và tiến hành chôn mốc, bố trí ca đo và đo lưới về sau

 Phương pháp bình sai:

 Phương pháp giải cạnh: Chương trình giải cạnh WAVE sẽ nhận số liệu quan sát và tiến hành giải cạnh, với các tham số tính toán đã cài đặt trước Việc tính toán thường bắt đầu từ lời giải Code để tìm ra khoảng cách giả, tiếp theo là lời giải Triple difference (sai phân bậc 3) và Double difference (sai phân bậc 2) của pha sóng tải Dựa trên số liệu đo và chế độ cài đặt sẽ đưa ra lời giải tốt nhất

 Phương pháp bình sai: Module Trimnet Plus hỗ trợ bình sai mạng lưới, chương trình này sử dụng thuật toán bình sai gián tiếp lưới phụ thuộc và lưới tự do không số khuyết để xác định tọa độ chính xác của các điểm khống chế

Trimnet Plus cho phép phối hợp bình sai các trị đo GPS có sử dụng mô hình Geoid để xác định thêm thành phần độ cao chính h (độ cao thủy chuẩn) Các giá trị độ cao Geoid còn được coi như “trị đo” - “Observed Geoid Heights” để tham gia bình sai theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất

 Tọa độ của các điểm khống chế sau bình sai là tọa độ trong hệ quy chiếu VN-2000, kinh tuyến trục 108030’, múi chiếu 30

 Mô hình dị thường độ cao EGM – 96 được sử dụng để tính toán, bình sai độ cao thủy chuẩn từ độ cao trắc địa

 Phương pháp chuyên gia: tham khảo, thu nhận những ý kiến đóng góp, nhận

xét của những người có chuyên môn, kinh nghiệm về vấn đề nghiên cứu để kết quả nghiên cứu được chính xác

I.6.3 Phương tiện nghiên cứu

1 Phần cứng

 Máy thu Trimble R3 (một bộ gồm ba máy thu):

Đây là loại máy thu, đo GPS 1 tần số của Trimble, công ty đang dẫn đầu thế giới về công nghệ GPS hiện nay R3 là sự kết hợp của 1 hệ thống bao gồm: 1 máy thu GPS L1 kết nối với ăng ten A3 bằng dây cáp chuyên dụng Các chỉ tiêu kỹ thuật:

 12 kênh L1 C/A Code, L1 Full Cycle Carrier, WAAS/EGNOS

 Công nghệ đo GPS Trimble Maxwell

 Công nghệ loại trừ nhiễu multipath Trimble EVEREST™

Đo Real-time DGPS với tín hiệu WAAS/EGNOS <3 m 3DRMS

 Ba máy bộ đàm hiệu KenWood

 Hai máy định vị cầm tay GPSmap 76C

 Máy vi tính Pentium(R) Dual (CPU 1.80GHz, 1GB of RAM), đĩa cứng 160GB, màn hình LCD 17’

Các thiết bị đã được kiểm tra, kiểm định phù hợp với quy định, đạt yêu cầu thi công lưới

2 Phần mềm

 Ứng dụng phần mềm Trimble Data Transfer dùng để trút số liệu từ máy thu sang máy vi tính

 Ứng dụng phần mềm Planning dùng để lập lịch đo

 Ứng dụng phần mềm GPSurvey 2.35 trong xử lý tính toán số liệu đo GPS

 Ứng dụng Module VN2000 biên tập thành quả bình sai GPS

 Microsoft Windows XP Service Pack 3

I.7 Quy trình thực hiện

Sơ đồ quy trình thực hiện

Thiết kế lưới trên bản đồ, chọn đồ hình

lưới tối ưu

Lập lịch xuất hiện vệ tinh cho các điểm

lưới GPS, bố trí ca đo

Vận động đến điểm đo và tiến hành thu

tín hiệu vệ tinh

Trút số liệu từ máy thu sang máy vi tính

Xử lý, bình sai số liệu đo bằng phần mềm

GPSurvey 2.35

Công tác nghiệm thu, giao nộp thành quả

Khảo sát thực địa, chuyển thiết kế ra thực

địa, chọn điểm chôn mốc

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

II.1 Các yêu cầu khi thành lập lưới địa chính

Khi xây dựng lưới địa chính, cần tuân thủ các quy định, yêu cầu kỹ thuật, theo Quyết định số: 08/2008/QĐ-BTNMT Ban hành Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000; như sau:

II.1.1 Quy định chung

Lưới địa chính được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc bằng công nghệ GPS 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 bình sai theo quy định tại bảng 2.1

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi thành lập lưới địa chính

STT Các chỉ tiêu kỹ thuật Độ chính xác không quá

3 Sai số trung phương tuyệt đối cạnh dưới 400 m 0,012m

5 Sai số trung phương phương vị cạnh dưới 400 m 10’’

Lưới địa chính phải được đo nối với ít nhất 2 điểm toạ độ Nhà nước có độ chính xác từ điểm địa chính cơ sở hoặc từ điểm hạng IV Nhà nước trở lên

Trước khi thiết kế lưới phải tiến hành khảo sát thực địa để chọn phương pháp xây dựng lưới phù hợp và phải lưu ý sao cho thuận tiện cho phát triển lưới khống chế đo

vẽ

Trong phạm vi cách lưới địa chính mới thiết kế 400 m có điểm từ hạng IV trở lên

và dưới 150 m có các điểm giải tích cấp I, II, đường chuyền cấp I, II, địa chính cấp I,

II cũ phải đưa các điểm này vào lưới mới thiết kế

Mốc địa chính được chọn, chôn ở khu vực ổn định, đảm bảo tồn tại lâu dài

II.1.2 Quy định khi xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS

 Lưới địa chính đo bằng công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, chuỗi tứ giác được đo nối (tiếp điểm) với ít nhất 3 điểm hạng cao hoặc các cặp điểm thông hướng được đo nối (tiếp điểm) với ít nhất 2 điểm hạng cao; khoảng cách giữa các điểm hạng cao không quá 10 km Trong trường hợp đặc biệt lưới địa chính được phép đo nối với 2 điểm hạng cao nhưng phải nêu rõ trong TKKT-DT công trình

 Trước khi tiến hành đo, máy, thiết bị đo phải được kiểm tra, kiểm nghiệm đầy

đủ các nội dung sau:

 Kiểm tra sự hoạt động của các phím chức năng bao gồm cả phím cứng và phím mềm Tất cả các phím này đều phải hoạt động bình thường

 Kiểm tra sự ổn định của quá trình thu tín hiệu thông qua việc đo thử (không dưới 60 phút)

 Kiểm tra việc truyền dữ liệu từ máy thu sang máy tính

 Vị trí đặt máy để kiểm tra phải là nơi quang đãng; khi đo thời tiết tốt, đảm bảo cho việc thu tín hiệu vệ tinh là tốt nhất

 Trước khi đo phải tiến hành lập lịch cho khu đo với thời gian đo ngắm đồng thời tối thiểu trên một điểm trạm đo; đối với máy GPS một tần số quy định như sau:

 Thời gian đo ngắm đồng thời tối thiểu: 60 phút

 Số vệ tinh khỏe liên tục tối thiểu: 4 vệ tinh

 PDOP chọn khi đo lớn nhất không quá: 4,0

 Ngưỡng góc cao vệ tinh lớn hơn: 150

 Đối với các cạnh đo nối nếu chiều dài cạnh lớn thì phải chọn thời gian đo liên tục lớn hơn 1 giờ để khi xử lý cạnh có được lời giải fixed

 Tại mỗi điểm trạm đo phải thực hiện các thao tác sau:

 Dọi tâm và cân bằng máy chính xác, sai số dọi tâm không quá 2 mm

 Đo chiều cao ăng ten 2 lần vào khoảng đầu và cuối ca đo với độ chính xác đến

 Sử dụng các phần mềm được Bộ Tài nguyên và Môi trường cho phép sử dụng

để xử lý cạnh và bình sai lưới Khi tính khái lược phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:

 Lời giải được chấp nhận: Fixed

 Số lần lặp trong quá trình tính toán không được phép vượt quá 10 lần

 Được phép đặt lại khoảng thời gian bắt đầu hoặc kết thúc quá trình đưa số liệu vào tính toán nhưng không được phép vượt quá 30% tổng thời gian quan trắc

 Sau bình sai phải đánh giá sai số trung phương vị trí điểm, sai số trung phương tương đối đo cạnh, sai số trung phương đơn vị trọng số

 Sau khi hoàn thành phải giao nộp các tài liệu sau:

 Sơ đồ lưới toạ độ địa chính đã thi công trên nền bản đồ địa hình

 Tài liệu kiểm nghiệm máy và dụng cụ đo

 Sổ đo và đĩa CD ghi kết quả đo

 Ghi chú điểm và biên bản bàn giao mốc, biên bản thỏa thuận vị trí chôn mốc

 Tài liệu tính toán bình sai, đĩa CD ghi tệp tin số liệu và kết quả bình sai

 Bảng thống kê tọa độ của các điểm

 Biên bản kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng sản phẩm từng phần (nếu có)

 Hồ sơ nghiệm thu công trình

II.2 Thiết kế xây dựng hệ thống lưới địa chính

II.2.1 Đánh số hiệu điểm

 Để đảm bảo tính thống nhất cũng như thuận tiện trong công tác quản lý số liệu, bảo quản mốc sau này, số hiệu điểm được đánh số theo trình tự sau:

 Tên tắt của huyện: HTB (huyện Hàm Thuận Bắc)

 Số thứ tự của điểm trong lưới: chữ số Ả rập (1,2,3…)

 Ví dụ: HTB-102

 Huyện Hàm Thuận Bắc đến thời điểm hiện nay đã có 101 mốc địa chính Do đó để tránh trùng lập, số hiệu điểm của khu đo sẽ đánh tiếp theo số hiệu điểm trên Cụ thể lưới địa chính của khu đo sẽ được đánh theo thứ tự lần lượt từ HTB-102 đến HTB-131 Trường hợp phải thêm điểm thì số hiệu của điểm thêm sẽ được lấy số hiệu điểm tiếp theo số thứ tự cuối cùng các điểm đã được đánh số hiệu trên sơ đồ thiết kế

II.2.2 Thiết kế lưới địa chính

 Trước khi thiết kế lưới phải tiến hành khảo sát thực địa để chọn phương pháp xây dựng lưới phù hợp và phải lưu ý sao cho thuận tiện cho phát triển lưới khống chế

đo vẽ Kết hợp với bản đồ nền để phục vụ công tác thiết kế lưới địa chính

 Hệ thống lưới địa chính được thiết kế thành các cặp điểm thông hướng nhau, các điểm trong mạng lưới liên kết với nhau tạo thành đồ hình tam giác khép kín

 Tổng số điểm trong toàn khu đo được thiết kế là 33 điểm, trong đó có 29 điểm

đo mới và 4 điểm cứng (như đã nêu tại điểm 1 mục II.2.1)

 Qua thực tế thi công so với đồ hình lưới đã được thiết kế, có nhận xét và đánh giá sau:

 Khi thi công luôn tuân thủ đúng các quy định của quy trình, quy phạm

 Việc thiết kế lưới được tiến hành khảo sát kỹ trên toàn khu đo nên trong quá trình thi công số lượng điểm không phát sinh

 Cơ sở của việc thiết kế mạng lưới địa chính dựa vào các chỉ tiêu, thông số khi xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS, theo Quyết định số: 08/2008/QĐ-BTNMT Ban hành Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000; (được trích và nêu rõ tại mục II.1 của đề tài)

II.2.3 Khảo sát, chọn điểm, chôn mốc lưới địa chính

 Khảo sát, chọn điểm:

 Sau khi thiết kế lưới, phải tiến hành thi công ngoài thực địa, đó là chuyển bản thiết kế ra thực địa, thông qua việc đó là xác định dứt khoát các vị trí điểm lưới trên thực địa để tiến hành chôn mốc lưới

 Vì đặc điểm khu đo là đất rừng và có các hộ dân khai phá trồng cây công nghiệp lâu năm nên việc xác định điểm lưới phải chú ý đến yêu cầu kỹ thuật khi đo bằng công nghệ GPS

 Trường hợp phải bồi thường cho chủ sử dụng đất thì sau khi chọn điểm phải lập Biên bản thỏa thuận sử dụng đất với chủ sử dụng đất theo mẫu có sẵn

 Chôn mốc:

Trong khi chôn mốc phải tuân theo các quy định sau đây:

 Tất cả các điểm lưới địa chính phải được làm mốc

 Mốc và tường vây phải được đặt sao cho mép mốc và tường vây song song với nhau Chữ viết trên mặt mốc và tường vây quay về đúng hướng Bắc

 Đáy hố phải bằng phẳng, giữa tầng mốc và đáy hố không có tầng đất xốp, khi lấp đất phải đầm thật chặt

 Mốc, tường vây, nắp mốc (nếu có) phải được đúc bằng bê tông, trước khi trộn

bê tông phải rửa sạch đá sỏi Quy cách mốc và tường vây mốc được quy định chụ thể tại phụ lục 6

 Qua thi công chọn điểm chôn mốc, có những nhận xét sau:

 Qua thi công chọn điểm và chôn mốc địa chính hầu hết được bố trí đúng theo thiết kế, tuy có xê dịch vị trí để đảm bảo các yếu tố kỹ thuật nhưng không ảnh hưởng đến đồ hình lưới

 Thực tế đáp ứng được khả năng phát triển lưới khống chế đo vẽ của toàn khu

II.3 Đo GPS tại các điểm lưới địa chính

Sau khi thiết kế, chôn mốc địa chính xong; thì trước khi đo đạc phải tiến hành lập lịch,

bố trí ca đo

II.3.1 Lập lịch, thiết kế đồ hình lưới, bố trí ca đo

1 Lập lịch đo:

Sử dụng phần mềm Planning Version 2.80 của hãng Trimle để lập lịch đo

Thông qua việc thiết kế lưới trên bản đồ nền, sẽ được tọa độ địa lý sơ bộ của các điểm lưới Cũng như khảo sát thực địa tại các mốc lưới, cũng sẽ xác định mức độ bị che chắn của các mốc (vì khu đo có nhiều cây cao), căn cứ vào đó để lập lịch đo và bố trí ca đo cho phù hợp với các mốc này và cho toàn khu

Công tác tiến hành lập lịch trên phần mềm Planning như sau:

 Bước 1: Thu tín hiệu lịch vệ tinh quảng bá Ephemeric

 Dùng máy thu tín hiệu khoảng 15 phút, máy thu sẽ nhận được lịch vệ tinh quảng bá

 Sau đó trút số liệu này vào máy vi tính

 Bước 2: Lập lịch cho từng điểm trạm máy (hoặc cho toàn khu đo phạm vi nhỏ)

 Khởi động phần mềm Planning: vào Start / All Programs / Trimble Office / Utilities / Planing

Hình II.1 Cửa sổ phần mềm Planning

 Mở file Almanac: vào Almanac\Import\ tùy máy thu, sẽ lựa chọn kiểu file almanac của máy thu cho phù hợp

Hình II.2 Lựa chọn Import file Almanac tùy từng loại máy thu

 Sau khi Import file Almanac xong, vào File\Station… để lập lịch cho khu đo (điểm đo) trong ngày dự kiến đo Xuất hiện của sổ (Hình II.3) để nhập tọa độ khu cần lập lịch

Trong mục Position nhập các nội dung sau:

 Nhập tên khu vực cần lập lịch vào hộp Station Name

 Nhập độ vĩ của khu vực cần lập lịch vào hộp Latitude

 Nhập độ kinh của khu vực cần lập lịch vào hộp Longitude

 Nhập góc ngưỡng của vệ tinh vào hộp Elevation Cutoff

 Trong mục Time nhập các thông số sau

 Start Date: Ngày đo (lập lịch cho từng ngày đo) + Start Time: Thời gian bắt đầu đo

 Duration: Khoảng thời gian có thể đo

 Interval: Thời gian quan trắc của một ca đo

 Trong mục Time Zone chọn múi giờ GMT+7

Hình II.3 Giao diện cửa sổ Station Editor

 Vào menu Lists\Intervals hoặc DOP Values để xem file kết quả lập lịch

 Nếu tại một số điểm đo có các vật che chắn nằm trên chân trời với góc cao khá lớn, có thể tới 400 hoặc 600, v.v thì cần lập lịch đo theo điều kiện bị che chắn Các vật che chắn thường là cây cao, núi, công trình kiến trúc, v.v Thì lập lịch cho những điểm bị che chắn như sau:

 Từ menu File \ Station xuất hiện cửa sổ Station Editor (Hình II.4), nhấn nút Obstacles để mô tả điều kiện che chắn tại điểm, Xuất hiện cửa sổ Obstacles Editor để

mô tả che chắn

Hình II.4 Cửa sổ mô tả trạm máy bị che chắn

 Bước 3: Lập lịch cho khu đo, khi session đo gồm nhiều điểm ở xa nhau

 Khi session đo gồm nhiều điểm ở xa nhau thì việc lập lịch như trên không phù hợp nữa nên phải lập lịch cho session gồm nhiều điểm như sau: