Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác đo đạc bản đồ địa chính cấp xã, huyện vũ thư, tỉnh thái bình

Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính phục vụ việc đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn của huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình sơ đồ thiết kế, thiết bị đo, phương pháp đo, xử lý số liệ

Chuyên ngành: Quản lý đất đai

Mã số ngành: 60.85.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đàm Xuân Vận

PHÒNG QLĐTS ĐH KHOA QLTN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Thái Nguyên, 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trungthực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Nội dung đề tài này là nhữngkết quả nghiên cứu, những ý tưởng khoa học được tổng hợp từ công trìnhnghiên cứu, các công tác thực nghiệm, các công trình sản xuất do tôi trực tếptham gia thực hiện

Tôi xin cam đoan, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõnguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 03 tháng 11 năm 2016

Tác giả

Bùi Ngọc Thạch

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa quản lý tài nguyên,cùng các thầy cô đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian tôitham gia khóa học của Trường

PGS TS Đàm Xuân Vận đã hết lòng quan tâm, trực tếp hướng dẫn tôi trongquá trình thực hiện đề tài

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, độngviên và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài

Thái Nguyên, ngày 03 tháng 11 năm 2016

Tác giả

Bùi Ngọc Thạch

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục têu chung 2

3 Mục têu cụ thể 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tễn của đề tài 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS 3

1.1.1 Khái niệm về GPS 3

1.1.2 Các thành phần của GPS 3

1.1.3 Nguyên lý định vị GPS 6

1.1.4 Các nguồn sai số trong định vị GPS 13

1.2.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới 16

1.2.2 Cơ sở toán học của lưới địa chính 16

1.2.3 Mật độ điểm khống chế 19

1.3 Công tác thành lập bản đồ địa chính 20

1.3.1 Hệ thống lưới khống chế 20

1.3.2 Lưới tọa độ địa chính đảm bảo độ chính xác diện tch thửa đất

27 1.3.3 Công tác thành lập bản đồ địa chính 27

1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới khống chế 29

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới trên thế giới

29 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới ở Việt Nam 31

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 34

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 34

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 34

2.2 Nội dung nghiên cứu 34

2.2.1 Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên, KTXH huyện Vũ Thư 34

2.2.2 Thực trạng công tác đo đạc và thành lập bản đồ địa chính huyện Vũ Thư 34

2.2.3 Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính phục vụ việc đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn của huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình (sơ đồ thiết kế, thiết bị đo, phương pháp đo, xử lý số liệu đo, mật độ điểm…) 34

2.2.4 So sánh hai phương pháp đo động thời gian thực trong công nghệ GPS đo lưới kinh vĩ thay thế lưới kinh vĩ bằng máy toàn đạc điện tử

34 2.2.5 Đánh giá và đề xuất giải pháp khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xây dựng lưới địa chính của tỉnh Thái Bình 34

2.3 Phương pháp nghiên cứu 34

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 34

2.3.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 35

2.3.3 Phương pháp tổng hợp viết báo cáo 37

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu, đánh giá kết quả 37

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên, KTXH huyện Vũ Thư 38

3.1.1 Vị trí địa lý 38

3.1.2 Đặc điểm tự nhiên 39

3.1.2.1 Địa hình 39

3.1.2.2 Khí hậu 39

3.1.2.3 Chế độ thuỷ văn 41

3.1.2.4 Đất 41

3.1.2.5 Hệ thống giao thông 42

3.1.2.6 Yếu tố địa chính 43

3.1.3 Dân cư, kinh tế, xã hội 43

3.1.3.1 Dân số và lao động 43

3.1.3.2 Kinh tế 44

3.1.3.3 Xã hội 45

3.2 Thực trạng công tác đo đạc và thành lập bản đồ địa chính huyện Vũ Thư 47

3.2.1 Tình hình tư liệu bản đồ phục vụ khảo sát, thiết kế lưới 47

3.2.2 Đánh giá độ chính xác lưới địa chính 48

3.3 Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính phục vụ việc đo vẽ bản

đồ địa chính tỷ lệ lớn của huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình 50

3.3.1 Kết quả khảo sát thiết kế mạng lưới địa chính thành lập lưới địa chính huyện Vũ Thư Lập bằng Công nghệ GPS 50

3.3.2 Các yêu cầu kỹ thuật và qui trình tính toán bình sai lưới GPS 52

3.3.3 Kết quả tnh bình sai lưới 52

3.4 So sánh hai phương pháp đo động thời gian thực trong công nghệ GPS đo lưới kinh vĩ thay thế lưới kinh vĩ bằng máy đạc điện tử 61

3.4.1 Sử dụng công nghệ GPS đo động thời gian thực đo 8 điểm lưới khống chế đo vẽ tại xã Duy Nhất 61

3.4.2 Sử dụng công nghệ toàn đạc điện tử đo 8 điểm lưới khống chế đo vẽ tại xã Duy Nhất, huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình 63

3.4.3 Kết quả so sánh hai phương pháp đo động thời gian thực trong công nghệ GPS đo lưới kinh vĩ thay thế lưới kinh vĩ bằng máy toàn đạc điện tử 64

3.4.4 Đánh giá ưu điểm, hạn chế của việc Ứng dụng GPS đo động thời gian thực và đề xuất số giải pháp một trong xây dựng lưới kinh vĩ 64

3.5 Đánh giá và đề xuất giải pháp khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xây dựng lưới địa chính ở tỉnh Thái Bình 66

3.5.1 Đánh giá độ chính xác 66

3.5.2 Đề xuất quy trình và giải pháp ứng dụng công nghệ GPS trong việc xây dựng lưới địa chính ở tỉnh Thái Bình 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

1 Kết luận 69

2 Đề nghị 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC

(Hệ thống định vị toàn cầu) GCNQSD : Giấy chứng nhận quyền sử dụng

HDOP : Horizon Diluton of Precision

(Độ mất chính xác theo phương ngang) PDOP : Positon Diluton of Precision

(Độ mất chính xác vị trí vệ tnh theo 3D Rato) Rato : Tỉ số phương sai

Reference Variance : Độ chênh lệch tham khảo RSM

RSM : Sai số chiều dài cạnh

VDOP : Vertacal Diluton of Precision

(Độ mất chính xác theo phương dọc)

X, Y, h : Tọa Độ X, Y, độ cao thủy chuẩn tạm thời

Mx, My, Mh : Sai số theo phương x, y h

Mp : Sai số vị trí điểm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật về độ chính xác lưới địa chính 24

Bảng 1.2 Chỉ têu kỹ thuật lưới đường chuyền 26

Bảng 3.1 Một số yếu tố khí hậu của huyện Vũ Thư năm 2015 41

Bảng 3.2: Dân số và lao động của huyện Vũ Thư năm 2012 – 2015 43

Bảng 3.3 Tổng giá trị sản xuất theo các ngành qua một số năm 45

Bảng 3.4: Tọa độ và độ cao các điểm gốc

49 Bảng 3.5: Bảng trị đo gia số tọa và các chỉ tiêu sai số 53

Bảng 3.6: Bảng sai số khép hình 54

Bảng 3.7: Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai góc phương vị 55

Bảng 3.8: Bảng tọa độ vuông góc không gian sau bình sai 56

Bảng 3.9: Bảng tọa độ trắc địa sau bình sai 57

Bảng 3.10: Bảng thành quả tọa độ phẳng và độ cao bình sai 58

Bảng 3.11: Bảng chiều dài cạnh, phương vị và sai số tương hỗ 59

Bảng 3.12: Kết quả lưới kinh vĩ đo GPS động .62

Bảng 3.13: Kết quả so sánh 2 phương pháp đo 64

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS 3

Hình 1.2: Cấu trúc tn hiệu GPS 4

Hình 1.3: Các trạm điều khiển GPS 5

Hình 1.4: Các thành phần chính của GPS 6

Hình 1.5: Xác định hiệu số giữa các thời điểm 7

Hình 1.6: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu 9

Hình 1.7: Kỹ thuật định vị tuyệt đối 10

Hình 1.8: Kỹ thuật định vị tương đối 12

Hình 3.1 Vị trí địa lý huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình 38

Hình 3.2 Sơ đồ lưới địa chính cụm 5 xã huyện Vũ Thư 51

Hình 3.3 Sơ đồ lưới kinh vĩ đo bằng công nghệ GPS 62

Hình 3.4 Sơ đồ lưới kinh vĩ đo bằng máy toàn đạc điện tử 63

Hệ thống bản đồ địa chính và hồ sơ địa chính trên địa bàn huyện Vũ Thư,tỉnh Thái Bình trước kia được thành lập theo hệ toạ độ HN-72, độ chính xác tàiliệu bản đồ tuân thủ theo quy định của Quy phạm do Tổng cục Địa chính banhành năm 1991 Hiện nay, yêu cầu đặt ra đối với công tác quản lý đất đai là sửdụng tài nguyên đất một cách hợp lý và hiệu quả nhất nhằm đảm bảo tốt cácmục têu phát triển kinh tế và công bằng xã hội, tài nguyên đất được bảo vệtốt Vì vậy, xây dựng một hệ thống quản lý đất đai hiện đại là một nhiệm vụ cầnthiết nhằm bảo vệ môi trường Một hệ thống quản lý đất đai hiện đại sẽđảm bảo quyền lợi hợp lý của nhà nước, nhà đấu tư và người sử dụng đất cũngnhư mọi thành phần có liên quan Hệ thống hồ sơ địa chính gồm bản đồ địachính và hệ thống sổ sách địa chính đi kèm phải được thiết lập cho từng thửađất Người sử dụng đất được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất là điềukiện tối thiểu để đưa pháp luật đất đai vào cuộc sống, khắc phục tình trạng viphạm pháp luật về đất đai, sử dụng đất không hiệu quả gây lãng phí cho xã hội.

Để thực hiện công tác đo đạc bổ xung, chỉnh lý cập nhật bản đồ địa chínhviệc đầu tên cần tến hành xây dựng mạng lưới khống chế từ các điểm Địa chính

cơ sở xuống các điểm địa chính cấp I, cấp II, từ đó thành lập lưới đo vẽ và tếnhành chi tiết đo bản đồ Ngày nay lưới địa chính cấp I và cấp II được xây dựngđồng thời không phân cấp (gọi chung là lưới địa chính) đối với hệ thống lưới đo

vẽ hầu như sử dụng phương pháp đường chuyền, gần đây có một số đơn vị sửdụng phương pháp định vị GPS Như vậy nhu cầu đặt ra là cần xây dựng hệthống lưới khống chế thống nhất trên toàn bộ khu vực, các điểm lưới thiết kếtrải

đều đảm bảo độ chính xác và thuận lợi cho công tác phát triển lưới khống chế

đo vẽ tếp theo Xuất phát từ thực tễn đó, được sự hướng dẫn của PGS.TS ĐàmXuân Vận tôi tến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác đo

đạc bản đồ địa chính cấp xã, huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình”.

2 Mục têu chung

Ứng dụng công nghệ GPS vào xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác đođạc thành lập bản đồ địa chính cấp xã của huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình

3 Mục têu cụ thể

- Ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng thành lập lưới khống chế phục

vụ đo vẽ bản đồ địa chính tại cấp xã thuộc huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình

- Đánh giá kết quả và đề xuất giải pháp ứng dụng phương pháp đo tĩnhtrong công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế ở khu vực huyện Vũ Thư, tỉnhThái Bình

4 Ý nghĩa khoa học và thực tễn của đề tài

Dựa trên công nghệ GPS để xây dựng hệ thống lưới địa chính thay thế chophương pháp xây dựng lưới truyền thống, góp phần đưa công nghệ mới vào sảnxuất nhằm nâng cao độ chính xác, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong thực

tế sản xuất khi xây dựng lưới khống chế trắc địa nói chung và lưới khống chế địachính ở huyện Vũ Thư, tỉnh Thái Bình nói riêng

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS

1.1.1 Khái niệm về GPS

Tên tếng Anh đầy đủ của GPS là Navigaton Satellite Timing andRanging Global Positoning System Đây là một hệ thống radio hàng hải dựa vàocác vệ tinh để cung cấp thông tn vị trí 3 chiều và thời gian chính xác Hệ thốngluôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt động trong mọi điều kiện thời tết.[1]

Hình 1.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS

(Theo tài liệu Ahmed El-Rabbany (2007), Introducton to GPS) [15]

1.1.2 Các thành phần của GPS

GPS gồm 3 đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn người sử dụng

 Đoạn không gian ( Space Segment )

- Hệ thống ban đầu có 24 vệ tnh, trong đó có 3 vệ tnh dự trữ Hiện nay đã

có 31 vệ tnh bay xung quanh Trái đất trên 6 quỹ đạo gần tròn cách đều nhau, với

độ cao khoảng 20.200km, góc nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo của tráiđất Chu kỳ quay của vệ tnh là 718 phút [10]

- Chức năng chính của các vệ tnh là:

+ Nhận và lưu trữ dữ liệu được gửi lên từ các trạm điều khiển

+ Duy trì thời gian chính xác bởi đồng hồ nguyên tử gắn trên vệ tnh

+ Truyền thông tin và dữ liệu cho người sử dụng theo hai tần số là L1 và L2.

- Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ 10 -12 Máy phát này tạo ra các tn hiệu tần số cơ sở 10,23 MHz và từ đây tạo ra các sóng tải tần số L1=1575,42 MHz và L2=1227,60 MHz Để giảm ảnhhưởng của tầng điện ly người ta sử dụng hai tần số

- Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu

phát đi được điều biến mang theo các code riêng biệt đó là: C/A- Code, P-Code

và Y- Code

+ C/A-Code (Coarse/Acquisiton Code) là code thô được sử dụng rộng rãi C/A Code có tnh chất code tựa ngẫu nhiên Tín hiệu mang code này có tần số thấp (1.023 MHz) C/A Code chỉ điều biến sóng tải L1

+ P-Code (Precision Code) là code chính xác được sử dụng cho các mục đích quân sự của Mỹ và chỉ dùng cho các mục đích khác khi được phía Mỹ cho phép P- Code điều biến cả hai sóng tải L1, L2 và là code tựa ngẫu nhiên

+ Y-Code là Code bí mật được phủ lên P-Code nhằm chống bắt chiếc, gọi

là kỹ thuật AS (Ant Spoosing), chỉ có vệ tinh thuộc các khối từ sau năm 1989mới có khả năng này

Hình 1.2: Cấu trúc tín hiệu GPS

(Theo tài liệu Ahmed El-Rabbany (2007), Introducton to GPS) [15]

 Đoạn điều khiển (Control Segment)

Có 5 trạm điều khiển trên mặt đất: Hawaii (Thái Bình Dương),

Colorado Springs (Căn cứ không quân Mỹ), Ascension Island (Đại Tây

Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Thái Bình Dương)

Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chứcnăng của các vệ tnh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của các vệ tnh

và hoạt động của đồng hồ trên đó Tất cả các số liệu đo khoảng cách, sự thay đổi khoảng cách, các số liệu đo khí tượng ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi và số liệu đo của chính nó để cho ra các ephemerit chính xác hoá của

vệ tnh và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ vệ tinh Các số liệu này được truyền trở lại cho các trạm theo dõi và từ đó truyền tếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác [10]

Hình 1.3: Các trạm điều khiển GPS [18]

 Đoạn sử dụng (User Segment)

Gồm các máy thu đặt trên mặt đất, bao gồm phần cứng và phần mềm

- Phần cứng là các máy đo có nhiệm vụ thu tn hiệu vệ tnh để khai thác, sửdụng cho các mục đích, yêu cầu khác nhau của khách

hàng

- Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tn để cung cấp tọa độ của máy

thu

Hình 1.4: Các thành phần chính của GPS

(Theo tài Ahmed El-Rabbany (2007), Introducton to GPS) [15]

Các thiết bị sử dụng Máy đo lưới địa chính theo công nghệ GPS là máythu tn hiệu vệ tinh 1 hoặc 2 tần số (Trimble Navigation 4000SE, 4000SSE,4600LS, 4800LS hoặc máy 9600 của hăng South Trung Quốc; máy X20, X90của hăng Huace Trung Quốc và các loại máy có độ chính xác tương đương khác).Máy đo lưới kinh vĩ, đo chi tết bản đồ địa chính là máy toàn đạc điện tử TS02của hãng Leica Thụy sỹ …[10]

1.1.3 Nguyên lý định vị GPS

1.1.3.1 Các đại lượng

đo

Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng đo

cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và code) và đo pha của sóng tải L1, L2 và tổ hợp L1/L2 [1]

P-2 2 2

 Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tnh cùng với sóng tải Máy thuGPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu

từ vệ tnh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảngthời gian lan truyền của tín hiệu code, từ đó dễ dàng xác định được khoảng cách

từ vệ tnh đến máy thu (đến tâm anten của máy thu) Do có sự không đồng

bộ giữa đồng hồ của vệ tnh và máy thu, do có ảnh hưởng của môi trường lantruyền tn hiệu nên khoảng cách tnh theo khoảng thời gian đo được khôngphải là khoảng

cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảng cách giả [15]

Code thu được

Code do máy thu tạo ra

Hình 1.5: Xác định hiệu số giữa các thời điểm

(Theo tài liệu Alfred Leick (1995), GPS Satellite Surveying) [15]

Nếu ký hiệu tọa độ của vệ tnh là x s , y s , z s; tọa độ của điểm xét (máy thu)

là x,y,z; thời gian lan truyền tn hiệu từ vệ tnh đến điểm xét là t, sai số không

đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tnh và trong máy thu là t, khoảng cách giả đo

được là R, ta có phương trình:

R  c(t  t)  (xs  x)  ( ys  y)  (zs  z)  ct (1.

Trong đó, c là tốc độ lan truyền tn hiệu.

Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tnh của các nhà thiết kế hệthống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tn hiệu chỉ có thể đảm bảo

độ chính xác đo khoảng cách tương ứng khoảng 30m Nếu tnh đến ảnhhưởng

của điều kiện lan truyền tn hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức

100 m là mức có thể chấp nhận được để cho khách hàng dân sự được khai thác.Song kỹ thuật xử lý tn hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảmbảo độ chính xác đo khoảng cách khoảng 3m, tức là hầu như không thua kém sovới trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng đại trà Chính vì

lý do này mà trước đây Chính phủ Mỹ đã đưa ra giải pháp SA để hạn chế khảnăng thực tế của C/A code Nhưng ngày nay do kỹ thuật đo GPS có thể khắcphục được nhiễu SA, Chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đoGPS từ tháng 5 năm 2000 [9]

 Đo pha sóng tải

Các sóng tải L1, L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao.Với mục đích này người ta tến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máythu nhận được từ vệ tnh và pha của tn hiệu do chính máy thu tạo ra Hiệu sốpha do máy thu đo được ta ký hiệu là  (0<<2)

Khi đó ta có thể viết:

  2

Trong đó: R là khoảng cách giữa vệ tnh và máy thu;

 là bước sóng của sóng tải;

N là số nguyên lần bước sóng  chứa trong R, N còn được gọi là số

nguyên đa trị, thường không biết trước mà cần phải xác định trong thời gian

đo;

Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cáchgiữa vệ tnh và máy thu với độ chính xác cỡ cm, thậm chí nhỏ hơn Sóng tải L2cho độ chính xác thấp hơn, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả nănglàm giảm đáng kể tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được đơn giảnhơn [13]

Hình 1.6: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu

(Theo tài liệu Alfred Leick (1995), GPS Satellite Surveying) [15]

1.1.3.2 Định vị tuyệt đối (point positoning)

Đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay tọa độ củađiểm quan sát trong hệ tọa độ WGS-84 Đó có thể là các thành phần tọa

độ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc các thành phần tọa độ trắc địa mặt cầu(B,L,H) Hệ thống tọa độ WGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của GPS, tọa độ của

vệ tnh và điểm quan sát đều lấy theo hệ thống tọa độ này

Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo làkhoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh khônggian từ các điểm đã biết tọa độ là các vệ tinh

Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫunhiên từ vệ tnh đến máy thu, ta sẽ tnh được khoảng cách chính xác giữa vệtnh và máy thu Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đếnmáy thu sẽ cho ta vị trí không gian đơn trị của máy thu Song trên thực tế cảđồng hồ trên vệ tnh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số, nên khoảng cách

đo được không phải là khoảng cách chính xác Kết quả là chúng không thể cắtnhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí của máy thu Đểkhắc phục

tình trạng này cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa, đó là khoảng cách từ

Với khoảng cách giả đo đồng thời từ 4 vệ tnh đến máy thu chúng ta sẽ lập

được hệ phương trình dạng (1.3) với 4 ẩn số (X, Y, Z, t) Giải hệ phương trình

trên chúng ta tìm được tọa độ tuyệt đối của máy thu và số hiệu chỉnh đồng hồcủa máy thu [15]

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng

vệ tnh mà các máy thu quan sát được thường từ 6-8 vệ tnh, khi đó số lượngphương trình sẽ lớn 4 và nghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý sốbình phương nhỏ nhất

Hình 1.7: Kỹ thuật định vị tuyệt đối [20]

1.1.3.3 Định vị tương đối (Relative Positioning)

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểmquan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (X, Y,

Z) hay hiệu tọa độ trắc địa mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ tọa độWGS-84.

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụngđại lượng đo là pha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kếtquả xác định hiệu tọa độ giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng các saiphân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến các nguồn sai

số khác nhau như: Sai số của đồng hồ vệ tinh cũng như của máy thu, sai số tọa

độ vệ tnh, sai số số nguyên đa trị,

Ta ký hiệu rj(ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tnh j đo được tại trạm r

vào thời điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tnh j

vào thời điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một được biểu diễn như sau:

1j(ti)= 2j(ti)- 1j(ti) (1.4)

Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tnh

Nếu hai trạm cùng tến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời

điểm ti, ta có phân sai bậc hai:

2j,k(ti)= 1k(ti)- 1j(ti) (1.5)

Qua công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệtnh và máy thu

Nếu xét hai trạm cùng tến hành quan sát đồng thời hai vệ tnh j và k vào

thời điểm ti và ti+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:

3j,k = 2j,k(ti+1)- 2j,k(ti) (1.6)

Sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị

Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 32 vệ tnh hoạt động Do vậy, tại mỗithời điểm ta có thể quan sát được số vệ tnh nhiều hơn 4 Bằng cách tổnghợp theo từng cặp vệ tinh sẽ có rất nhiều trị đo, mặt khác thời gian thu tín hiệutrong đo tương đối thường khá dài vì vậy số lượng trị đo để xác định ra hiệutọa độ giữa hai điểm là rất lớn, khi đó bài toán sẽ giải theo phương pháp số bìnhphương nhỏ nhất [15]

Hình 1.8: Kỹ thuật định vị tương đối

(Theo tài liệu Alfred Leick (1995), GPS Satellite Surveying) [15]

- Phương pháp đo tĩnh: Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác địnhhiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, nhằmđáp ứng yêu cầu của công tác Trắc địa địa hình Trong trường hợp này cần có haimáy thu, một máy đặt ở điểm đã biết tọa độ còn máy kia đặt tại điểm cần xácđịnh Cả hai máy thu đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tnh chung trong mộtkhoảng thời gian nhất định, thường từ một đến hai ba giờ đồng hồ Số vệ tnhtối thiểu cho hai trạm quan sát là 4 Khoảng thời gian quan sát kéo dài là để cho

đồ hình phân bố vệ tnh thay đổi từ đó ta có thể xác định được số nguyên đa trịcủa sóng tải và đồng thời là để có nhiều trị đo nhằm đạt độ chính xác cao và ổnđịnh kết quả quan sát

Đây là phương pháp đạt được độ chính xác cao nhất trong việc định vịtương đối bằng GPS, có thể cỡ centimet, thậm chí là milimet ở khoảng cách giữahai điểm xét tới hàng chục và hàng trăm kilomet Nhược điểm của phươngpháp là thời gian đo phải kéo dài hàng giờ, do vậy năng xuất đo thường khôngcao

- Phương pháp đo động: Phương pháp đo động cho phép xác định vị trítương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết Phương pháp này cần có

ít nhất hai máy thu để xác định số nguyên đa trị của tn hiệu vệ tnh, cần phải

có

một cạnh đáy đã biết được gối lên điểm đã có tọa độ Sau khi đã xác định sốnguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tnh đến máy thu chocác điểm đi tếp sau trong suốt cả chu kỳ đo Nhờ vậy, thời gian thu tn hiệu tạiđiểm đo không phải là một giờ đồng hồ như trong phương pháp đo tĩnh nữa màchỉ còn một phút trong phương pháp này.

1.1.3.4 Định vị vi phân (Differental GPS)

Phương pháp này dùng một máy thu đặt cố định tại điểm đã biết tọa độ

và máy thu này có khả năng phát ra tn hiệu vô tuyến, đồng thời có máy diđộng khác đặt ở vị trí cần xác định tọa độ Cả máy cố định và máy di động cầnđồng thời tến hành thu tn hiệu từ các vệ tnh như nhau Nếu thông tn từ vệtnh bị nhiễu thì kết quả xác định tọa độ của cả máy cố định và máy di động cũngđều bị sai lệch, độ sai lệch này được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ tính ratheo tn hiệu thu được từ vệ tnh và tọa độ đã biết trước của máy cố định và cóthể xem là như nhau cho cả máy cố định và máy di động Nó được máy cố địnhphát đi qua sóng vô tuyến để máy di động thu nhận mà hiệu chỉnh cho kết quảxác định tọa độ của mình [15]

1.1.4 Các nguồn sai số trong định vị GPS

1.1.4.1 Sai số của đồng hồ

Sai số đồng hồ gồm đồng hồ trên vệ tnh, đồng hồ trong máy thu và sựkhông đồng bộ giữa chúng gây ra sai số của đồng hồ trong kết quả đo GPS Đặcbiệt là trong định vị tuyệt đối sai số này có giá trị tương đối lớn

Các vệ tnh được trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, tnhđồng bộ về thời gian giữa các đồng hồ vệ tinh được giữ trong khoảng 20 nanogiây Còn các máy thu GPS được trang bị đồng hồ thạch anh chất lượng cao (1phần 104) đặt bên trong

Chúng ta biết rằng vận tốc truyền tn hiệu khoảng 3.108m/s, nếu sai sốđồng hồ thạch anh là 10-4s thì sai số khoảng cách tương ứng là 30 m, nếu đồng

hồ nguyên tử sai 10-7s thì khoảng cách sai 3 m

Với ảnh hưởng như trên, người ta đã sử dụng nguyên tắc định vị tươngđối để loại trừ ảnh hưởng của sai số đồng hồ [10]

1.1.4.2 Sai số quỹ đạo vệ tnh

Chúng ta đã biết vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo xung quanh tráiđất chịu nhiều sự tác động như ảnh hưởng của sự thay đổi trọng trường tráiđất, ảnh hưởng của sức hút mặt Trăng, mặt Trời, Các ảnh hưởng trên sẽ tácđộng tới quỹ đạo của vệ tnh, khi đó vệ tnh sẽ không chuyển động hoàn toàntuân theo đúng 3 định luật Kepler Sai số quỹ đạo vệ tnh ảnh hưởng gần nhưtrọn vẹn đến kết quả định vị tuyệt đối, song được khắc phục về cơ bản trongđịnh vị tương đối hoặc vi

phân

Để biết được vị trí của vệ tnh trên quỹ đạo thì người sử dụng có thểcăn cứ vào lịch vệ tnh Tùy thuộc vào mức độ chính xác của thông tn, lịch vệtinh được chia làm 3 loại là:

- Lịch vệ tnh dự báo (Almanac): Phục vụ cho lập lịch và xác định quangcảnh nhìn thấy của vệ tnh tại thời điểm quan sát, lịch vệ tnh này có sai sốkhoảng vài km

- Lịch vệ tnh quảng bá (Broadcast ephemeris): Được tạo lập dựa trên 5trạm quan sát thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS, hiện nay khi chế

độ nhiễu SA đã được bỏ thì lịch vệ tinh quảng bá có sai số khoảng từ 2-5 m

- Lịch vệ tnh chính xác: Được lập dựa trên cơ sở các số liệu quan trắctrong mạng lưới giám sát và được tnh toán nhờ một số tổ chức khoa học,loại lịch này cho sai số nhỏ hơn 0.5m [10]

1.1.4.3 Ảnh hưởng điều kiện khí tượng

Tín hiệu vệ tnh đến máy thu đi qua một quãng đường lớn hơn20.000km, trong đó có tầng điện ly từ độ cao 50km tới độ cao 500km và tầngđối lưu từ độ cao 50km đến mặt đất Khi tn hiệu đi qua các tầng này có thể bịthay đổi (tán xạ) phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly vàtình trạng hơi nước, nhiệt độ và các bụi khí quyển trong tầng đối lưu

Người ta ước tnh rằng, do ảnh hưởng của tầng điện ly, khi định vịtuyệt đối có thể bị sai số khoảng 12m, còn ảnh hưởng của tầng đối lưu có thểgây sai số khoảng 3m

Các vệ tnh GPS phát tn hiệu ở tần số cao (sóng cực ngắn) do đó ảnh

hưởng của tầng điện ly đã được giảm nhiều, tuy vậy cần lưu ý tới đặc tnh củasóng cực ngắn là truyền thẳng và dễ bị che chắn.

Ảnh hưởng của tầng điện ly tỷ lệ với bình phương tần số, vì thế khi sửdụng máy thu 2 tần sẽ khắc phục được ảnh hưởng này

Tuy vậy, ở khoảng cách ngắn (<10km) tn hiệu tới 2 máy coi như đi trongcùng môi trường, sai số sẽ được loại trừ trong các công thức tnh hiệu tọa độ,

do vậy ta nên sử dụng máy một tần, trong khi đó nếu sử dụng máy hai tần cóthể bị nhiễu, làm kết quả kém chính xác

Để khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu, người ta quy định chỉ sử dụng

tn hiệu vệ tnh có góc cao trên 15o (hoặc trên 10o)

Hiện nay người ta đang sử dụng một số mô hình khí quyển, trong đó có

mô hình của Hopfield được dùng rộng rãi [10]

1.1.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu

Ăng ten của máy thu không chỉ thu tn hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà cònnhận cả các tn hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh Sai số nàygọi là sai số do nhiễu tn hiệu Tín hiệu vệ tinh tới máy thu có thể bị nhiễu domột số nguyên nhân sau:

- Tín hiệu bị phản xạ từ các vật (kim loại, bê tông) gần máy thu

- Tín hiệu bị nhiễu do ảnh hưởng của các tn hiệu sóng điện từ khác

- Máy thu GPS đặt gần các đường dây tải điện cao áp

- Tín hiệu bị gián đoạn do các vật che chắn tn hiệu

Để khắc phục sai số nhiễu tn hiệu, khi thiết kế điểm đo cần bố trí xa cáctrạm phát sóng, các đường dây cao thế, Không bố trí máy thu dưới cácrặng cây [10]

1.1.4.5 Sai số do người đo

Người đo có thể phạm các sai lầm như: trong đo chiều cao anten, dọiđiểm định tâm không tốt, đôi khi ghi nhầm chế độ đo cao anten Để tránh cácsai số này thì người đo GPS cần thận trọng trong định tâm và đo chiều cao anten

Cần chú ý là sai số do đo chiều cao anten không những ảnh hưởng tới độcao của điểm đo mà còn ảnh hưởng tới vị trí mặt bằng

Trong khi thu tn hiệu không nên đứng vây quanh máy thu, không che ôcho máy [10]

1.2 Lưới GPS

1.2.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới

1.2.1.1 Khái niệm về lưới GPS

Lưới GPS gồm các điểm được chôn trên mặt đất nơi ổn định hoặc bố trítrên đỉnh các công trình vững chắc, kiên cố Các điểm được liên kết với nhau bởicác cạnh đo, nhờ các cạnh đo chúng ta sẽ tnh toán xác định tọa độ, độ caocủa các điểm trong một hệ thống tọa độ thống nhất [13]

1.2.1.2 Nguyên tắc thiết kế

Công tác thiết kế lưới phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

- Lưới thiết kế phải đi từ tổng quát đến chi tết, từ độ chính xác cao đến

độ chính xác thấp

- Hệ thống lưới tọa độ cơ sở phải được xây dựng trên cơ sở các điểm tọa

độ Nhà nước cấp cao hơn

- Lưới tọa độ cơ sở phải được nối vào ít nhất hai điểm cấp cao hơn và gầnkhu đo nhất

- Sai số số liệu gốc của lưới cấp trên ảnh hưởng đến cấp dưới kế cậnkhông được vượt quá 12%

- Lưới thiết kế phải đảm bảo đủ mật độ điểm, phủ trùm khu đo, phục vụcho công tác đo vẽ bản đồ địa chính theo từng giai đoạn

- Thường xuyên cập nhật, tến hành nâng cao độ chính xác bằng cộngnghệ và kỹ thuật đo tiến tến

- Trong quá trình thiết kế cố gắng chọn phương án tối ưu, giá thành rẻ,

dễ thi công, đồng thời đảm bảo độ chính xác trong công tác đo vẽ theo từng cấphạng [2]

1.2.2 Cơ sở toán học của lưới địa chính

1.2.2.1 Lựa chọn mặt chiếu

Việc thể hiện bề mặt trái đất lên mặt phẳng cần phải có một cơ sở toánhọc nhằm thể hiện chính xác và ít bị biến dạng khi khai triển

Mặt Geoid trái đất có kích thước và hình dạng phức tạp không thể hiện

nó bằng một mặt toán học được nên ta phải có một bề mặt chuẩn nào đó để sosánh mà cơ sở đặt ra là phải có tnh ổn định Trái đất chia làm hai phần: lục địa

và đại dương Trong đó phần lục địa chiếm 1/3 diện tch trái đất, là nơi conngười sinh sống; là phần có địa hình, địa vật và cấu tạo vật chất phức tạp chonên không thể làm cơ sở để so sánh Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt đạidương là mặt cơ sở để so sánh, vì bề mặt đại dương trơn láng, chiếm đại đa sốdiện tích Trái đất Tuy nhiên mặt nước biển không ổn định mà có biến động rấtnhiều Nhằm khắc phục tnh không ổn định của mực nước biển người ta xâydựng các trạm nghiệm triều để đo mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bìnhtừng ngày so sánh người ta thấy giá trị sai lệch cao, sau đó lấy giá trị trung bìnhtheo tháng nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu, người ta tiếp tục so sánh giá trịtrung bình theo từng năm Người ta nhận thấy nếu lấy theo chu kì 17,67 nămthì chỉ số sai lệch chỉ từ vài mm đến vài cm, thoả mãn được yêu cầu đặt ra

Khác mặt Geoid, một bề mặt khác đơn giản thể hiện được dưới dạngphương trình toán học để thể hiện một cách gần đúng bề mặt trái đất dùng làm

Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc gia đềutìm một mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia đó gọi là Ellipsoid cục bộ Kíchthước Ellipsoid có nhiều giá trị khác nhau

- Có hai phương án để chọn Ellipsoid cục bộ:

+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia, tuy độ

phù hợp cao nhưng chi phí quá

1.2.2.2 Cơ sở toán

học

Ở Việt Nam theo Thông tư 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/06/2001 củaTổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn ápdụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 (sau đây gọi tắt là hệ VN-2000) Hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 được áp dụng thống nhất đểxây dựng hệ thống tọa độ các cấp hạng, hệ thống bản đồ địa chính, hệ thốngbản đồ hành chính quốc gia và các loại bản đồ chuyên đề khác

Hệ VN-2000 có các tham số chính sau đây:

Ellipsoid quy chiếu quốc gia là Ellipsoid WGS-84 toàn cầu với kíchthước:

- Bán trục lớn: a= 6378137,0 m

- Độ dẹt: f= 1:298,257223563

- Tốc độ góc quay quanh trục: ω= 7292115,0x10-11rad/s

- Hằng số trọng trường Trái đất: GM= 3986005 108 m3s-2

Vị trí Ellipsoid quy chiếu Quốc gia: Ellipsoid WGS-84 toàn cầu được định

vị lại cho phù hợp với lãnh thổ Việt Nam (cụ thể tịnh tến, không xoay, khôngthu nhỏ) trên cơ sở sử dụng điểm GPS cạnh dài có độ cao thủy chuẩn phân

bố đều trên toàn lãnh thổ

Điểm gốc tọa độ Quốc gia: điểm N00 đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính,

đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội (nay là Viện khoa học Đo đạc và Bàn đồ).

Hệ thống tọa độ phẳng: hệ tọa độ phẳng UTM Quốc tế, được thiết lậptrên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc [2]

1.2.2.3 Lưới chiếu bản đồ

- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và 210

để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia

ở tỷ lệ 1:1.000.000 và nhỏ hơn cho toàn lãnh thổ Việt Nam

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ sốđiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ địa hình

cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:25.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ sốđiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ địa hình

cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:2.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ sốđiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện hệ thống bản đồ địachính cơ sở và bản đồ địa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục được quy định chotừng tỉnh (tỉnh Thái Bình 104045’) [7]

1.2.3 Mật độ điểm khống chế

 Mật độ các điểm tọa độ các hạng I, II, III (gọi chung là điểm tọa độ Nhànước) phục vụ cho xây dựng lưới địa chính, lưới khống chế đo vẽ, lưới khốngchế ảnh khi đo vẽ bản đồ địa chính được xác định dựa trên yêu cầu về quản lýđất đai, mức độ phức tạp, khó khăn trong đo vẽ bản đồ, phụ thuộc vào tỷ lệ bản

- Riêng ở khu vực đô thị, khu công nghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng

đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, trên diện tch trung bình 5 - 10km2 có tốithiểu một điểm tọa độ Nhà nước

- Để đo vẽ bản đồ địa chính bằng phương pháp sử dụng ảnh hàng khôngkết hợp với đo vẽ ở thực địa trên diện tch 20 đến 30km2 có một điểm tọa độNhà nước (không phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ).

- Lưới tọa độ Nhà nước hiện nay đã phủ trùm toàn quốc với mật độ điểmtrung bình từ 10 - 20km2 có một điểm Mật độ này đảm bảo để phục vụ côngtác đo đạc địa chính

 Mật độ các điểm tọa độ Nhà nước, điểm địa chính phục vụ cho đo vẽ

bản

đồ địa chính được quy định như sau:

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5.000 - 1:10.000, trên diện tch khoảng 5km2 cómột điểm từ địa chính trở lên

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 - 1: 2.000, trên diện tch từ 1 đến 1,5km2 cómột điểm từ địa chính trở lên

- Để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, bản đồ địa chính ở khu côngnghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, khuđất ở đô thị có diện tch các thửa nhỏ, đan xen nhau, trên diện tch trung bình0,3 km2 (30 ha) có một điểm từ địa chính trở lên [4]

1.3 Công tác thành lập bản đồ địa chính

1.3.1 Hệ thống lưới khống chế

*Lưới toạ độ nhà nước

Do điều kiện lịch sử để lại lưới tọa độ nhà nước của chúng ta không liêntục và các loại dữ liệu không đồng nhất trên toàn quốc

Từ trước năm 1975 phía Bắc vĩ tuyến 17 ta xây dựng lưới tam giác đogóc hạng I và sau đó chêm dày các điểm hạng II Mật độ điểm trung bình khuvực này là 120 km2 có một điểm hạng I và II, trong lưới các cạnh được đobằng thước Invar, máy đo xa điện quang NASM -2A, 28 điểm thiên văn, 13 điểmLaplace

Từ năm 1977 - 1983 xây dựng lưới tam giác hạng I gồm 25 điểm khuvực Bình - Trị - Thiên, có 3 điểm trùng với lưới miền Bắc

Từ năm 1983 – 1989, xây dựng lưới tam giác đo góc hạng II dạng dàyđặc gồm 422 điểm từ Thừa Thiên đến thành phố Hồ Chí Minh.

Từ 1988 đến 1990 xây dựng mạng lưới đường chuyền hạng II phủ trùmđồng bằng Nam bộ gồm 174 điểm

Từ 1991 đến 1992 xây dựng mạng lưới phủ trùm bằng công nghệ GPStại ba khu vực là Tây Nguyên, Sông Bé và Minh Hải

Lưới toạ độ nhà nước Việt Nam được xây dựng trước năm 1992đều được xử lý trên bề mặt toán học Ellipxoid thực dụng Kraxovsky hệ HN-72 Toạ độ vuông góc phẳng được tnh trên múi chiếu Gauss – Kruger.Tuy nhiên, mạng lưới này không được xử lý chung mà bình sai độc lập từngkhu vực theo kết quả đo trong từng thời kỳ, toạ độ khởi tnh của các khối sau

là toạ độ của điểm ngoài rìa các khối do liền kề trước đó

Từ tháng 7 năm 2001, hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN-2000 chính thứcđược đưa vào sử dụng với Ellipxoid W84, phép chiếu UTM, các điểm khốngchế nhà nước được tính chuyển sang hệ VN-2000 Đến nay lưới tọa độnhà nước đã phủ trùm toàn bộ lãnh thổ Việt Nam gồm 1763 điểm, trong

đó 71 điểm cấp “0” đo đạc bằng công nghệ GPS, 339 điểm tam giác hạng I,

1116 điểm tam giác hạng II, 174 điểm đường chuyền hạng II và 122 điểmGPS cạnh ngắn… Hệ thống lưới tọa độ hạng III và IV đã được xây dựngphủ trùm đạt độ chính xác để xây dựng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:1000thậm chí

1:500 Tuy nhiên các mạng lưới này không còn đủ mật độ cần thiết để đo vẽbản đồ 1:500 trên phạm vi rộng vì các điểm đã mất và hư hỏng nhiều [2]

* Lưới toạ độ địa chính

Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000được thành lập ở múi chiếu 3o trên mặt phẳng chiếu hình, trong hệ tọa

độ Quốc gia VN- 2000 và độ cao nhà nước hiện hành Kinh tuyến gốc (00)được quy ước là kinh tuyến đi qua GRINUYT Giá trị kinh tuyến trục phụthuộc

vào từng địa phương được quy định riêng, như tỉnh Quảng Ninh được quy

định 107045’ Điểm gốc của hệ toạ độ mặt phẳng (điểm cắt giữa kinh

tuyến trục của từng tỉnh và xích đạo) có X =0 km, Y=500 km Điểm gốccủa hệ độ cao là điểm độ cao gốc ở Hòn Dấu - Hải Phòng.

A Yêu cầu về điểm khống chế đối với lưới địa chính:

Cơ sở khống chế toạ độ, độ cao trong đo vẽ bản đồ địa chính gồm:

- Lưới tọa độ và độ cao Nhà nước các hạng

- Lưới địa chính, lưới độ cao kỹ thuật

- Lưới khống chế đo vẽ, điểm khống chế ảnh (gọi chung là lưới khống chế đo vẽ)

Mật độ điểm khống chế tọa độ địa chính là số điểm lưới khống chế được xây dựng trên một đơn vị diện tích để phục vụ đo vẽ bản đồ địa

chính theo một tỷ lệ xác định Ta có thể dễ dàng dự tnh được số điểm

khống chế khi biết những yếu tố sau:

- Phương pháp đo vẽ bản đồ địa chính

- Tỷ lệ bản đồ địa chính cần thành lập

- Đặc điểm địa hình và địa vật khu đo

Hiện nay hai phương pháp cơ bản để thành lập bản đồ địa chí nh là phương pháp đo vẽ trực tếp và phương pháp đo ảnh hàng không Phương pháp toàn đạc là phương pháp cơ bản, không thể thay thế trong điều kiện

đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn khu vực dân cư đông đúc, thửa đất nhỏ, bị che khuất nhiều Bản chất của phương pháp xác định toạ độ những điểm chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử Phương pháp này đòi hỏi số lượng điểm khống chế dải đều và dày đặc Tỷ lệ bản đồ càng lớn, vùng đo vẽ càng che khuất thì số lượng điểm càng nhiều

+Thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tếp ở thựcđịa

Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5000 – 1:10000, trên diện tch khoảng 5 km2

có một điểm từ địa chính trở lên

Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 – 1:2000, trên diện tch từ 1 đến 1,5 km2 cómột điểm từ địa chính trở lên

Để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, bản đồ địa chính ở khu côngnghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, khuđất ở đô thị có diện tch các thửa nhỏ, đan xen nhau, trên diện tch trung bình0,3 km2 (30 ha) có một điểm từ địa chính trở lên.

Quy định trên áp dụng cho cả trường hợp có trích đo khu dân cư hoặctrích đo các thửa, các cụm thửa ở tỷ lệ lớn hơn tỷ lệ bản đồ cơ bản của khu vực

Trường hợp đặc biệt, khi đo vẽ lập bản đồ địa chính mà diện tchnhỏ hơn 30 ha đến trên 5 ha, mật độ từ điểm địa chính trở lên tối thiểu

để phục vụ đo vẽ là 2 điểm

B Sơ đồ phát triển lưới địa chính.

Chúng ta biết rằng lưới toạ độ nhà nước hiện nay đã được thống nhấtxây dựng trên toàn quốc, lưới toạ độ hạng III và IV nhà nước đã được xây dựngđảm bảo mật độ cũng như độ chính xác phục vụ công tác thành lập bản đồ địachính ở những khu vực nông thôn, đất nông nghiệp, lâm nghiệp… Tuy nhiên, tạinhững khu vực thành phố và thị xã thì mạng lưới này không đáp ứng được nhucầu do bị mất mát và hư hỏng nhiều

Phương pháp cơ bản để xây dựng lưới hiện nay là chêm dày từ các cấplưới hạng cao nhà nước như hạng I và hạng II, tạo nên mạng lưới địa chính cơ sởđạt độ chính xác têu chuẩn hạng III và mật độ đạt tương đương hạng IV nhànước Để tăng dày mật độ điểm khống chế tọa độ ta chêm dày thêm vào lướiđịa chính cơ sở lưới toạ độ địa chính cấp 1, 2 và tếp sau đó chêm dày các cấplưới thấp hơn

Như vậy, việc phát triển lưới địa chính nói chung không khác biệt với pháttriển các lưới trắc địa khác

C Yêu cầu độ chính xác lưới toạ độ địa chính

Lưới toạ độ địa chính được thành lập nhằm mục đích phục vụ đo vẽbản đồ địa chính, tính thống nhất về độ chính xác là yếu tố cơ bản quan trọngnhằm đảm bảo cho bản đồ địa chính được thành lập ở những vùng khác nhauvẫn đồng đều về chất lượng, đặc biệt là đảm bảo độ chính xác yếu tố cần thiếtthể hiện trên bản đồ

Lưới địa chính được xây dựng bằng phương pháp đường chuyềnhoặc bằng công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tamgiác, 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 sau:

Bảng 1.1: Các chỉ têu kỹ thuật về độ chính xác lưới địa chính

không quá

Sai số trung bình vị trí mặt phẳng của điểm khống chế đo vẽ sau bình sai

so với điểm khống chế tọa độ từ điểm địa chính trở lên gần nhất không quá 0,10

Yêu cầu cơ bản của bản đồ địa chính là thể hiện chính xác vị trí, kíchthước và diện tch thửa đất Trong cơ sở dữ liệu bản đồ thì tọa độ các điểm đặctrưng thửa đất là quan trọng nhất Số liệu ở bản đồ số chỉ tồn tại số liệu đo đạc,như vậy độ chính xác các điểm khống chế sẽ ảnh hưởng trực tếp đến độ cínhxác xác định diện tch thửa đất Theo quy định của quy phạm ta có:

- Sai số trung phương vị trí mặt phẳng của điểm khống chế đo vẽ sau bìnhsai so với điểm khống chế toạ độ nhà nước gần nhất không vượt quá 0,1 mmtnh theo tỷ lệ bản đồ cần thành lập Ở vùng ẩn khuất sai số nói trên khôngvượt quá

0,15 mm

- Sai số trung phương độ cao của điểm khống chế đo vẽ sau bình sai sovới điểm độ cao nhà nước gần nhất không vượt quá 1/10 khoảng cao đềuđường bình độ cơ bản.

- Sai số trung bình vị trí mặt phẳng của các điểm trên ranh giới thửa đấtbiểu thị trên bản đồ địa chính so với điểm của lưới khống chế đo vẽ gần nhấtkhông lớn hơn 0,5 mm trên bản đồ, đối với các địa vật còn lại không vượt quá0,7 mm

- Sai số tương hỗ giữa các ranh giới thửa đất, giữa các điểm trên cùngranh giới thửa đất, sai số độ dài cạnh thửa đất không vượt quá 0,4 mm trên bản

đồ địa chính

Sai số trung bình vị trí các điểm trên ranh giới thửa đất biểu thị trênbản đồ địa chính số so với vị trí của điểm khống chế đo vẽ (hoặc điểm khống chếảnh ngoại nghiệp) gần nhất không vượt quá:

5 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200

7 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500

15 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000

30 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000

150 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:5000

300 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:10000

Quy định sai số nêu trên ở tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000 áp dụng chotrường hợp đo vẽ đất đô thị và đất khu vực có giá trị kinh tế cao; trường hợp

đo vẽ đất khu dân cư nông thôn ở tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000 các sai số nêutrên được phép tới 1,5 lần; trường hợp đo vẽ đất nông nghiệp ở tỷ lệ 1:1000 và1:2000 các sai số nêu trên được phép được phép tới 2 lần

Yêu cầu trên là cơ sở cho việc ước tính độ chính xác của các cấp lưới toạ

độ địa chính Việc ước tnh chính xác lưới khống chế cần đảm bảo nguyên tắc cơbản sau:

- Đáp ứng yêu cầu chính xác các yếu tố cần quản lý với đất đai

- Ảnh hưởng của sai số lưới cấp cao đến độ chính xác lưới cấp thấp làkhông đáng kể để khi bình sai mạng lưới cấp thấp không phải xét đến sai số sốliệu gốc.

D Đối với lưới khống chế đo vẽ

Lưới khống chế đo vẽ được phát triển dựa trên các điểm toạ độ địachính từ cấp II đối với lưới khống chế đo vẽ cấp 1 và từ lưới khống chế đo vẽ cấp

1 đối với lưới đo vẽ cấp 2 Các chỉ têu kỹ thuật cơ bản như sau:

Bảng 1.2 Chỉ têu kỹ thuật lưới đường chuyền

3 Chiều dài từ điểm khởi tnh đến điểm nút hoặc giữa

hai điểm nút không lớn hơn

5 km

5 Chiều dài cạnh đường chuyền

+ Lớn nhất không quá

+ Nhỏ nhất không quá

+ Trung bình

1400 m200m

600 m

7 Sai số tương đối đo cạnh sau bình sai không lớn hơn

Đối với cạnh dưới 400 m không quá

1:50 0000,012 m

8 Sai số giới hạn khép góc đường chuyền hoặc vòng

khép không lớn hơn (n - số góc trong đường

ít nhất 2 điểm hạng cao; khoảng cách giữa các điểm hạng cao không quá 10 km

- Khi tnh khái lược phải đảm bảo các chỉ têu sau:

- Lời giải được chấp nhận: Fixed

- Rato: >1,5

- Rms: <0,02+0.004*S km

- Reference Variance:<30

- RDOP:<0,1

Chỉ têu Rato chỉ xem xét đến khi lời giải là Fixed

Chỉ têu RDOP chỉ xem xét đến khi các chỉ têu khác không đạt được đểquyết định xử lý lại hay phải đo lại

Khi một trong các giá trị Reference Variance hoặc Rms vượt quá các chỉtêu nói trên nhưng không quá 1,5 lần thì phải tến hành tnh khép tam giác, đagiác và bình sai sơ bộ để quyết định phải tính lại, loại bỏ hay đo lại Trong trườnghợp đặc biệt cũng không vượt quá 2 lần hạn sai cho phép không được chiếmquá

1.3.2 Lưới tọa độ địa chính đảm bảo độ chính xác diện tích thửa đất

Trong công tác thành lập bản đồ địa chính, quản lý đất đai, diện tch thửađất là yếu tố quan trọng Độ chính xác xác định diện tch thửa đất thường chấpnhận ở tỷ lệ là 1% đến 2% Hiện nay, trong quy phạm thường chỉ nêu sai số diệntch trên bản đồ theo công thức:

đất, từng vùng đất Bản đồ địa chính còn thể hiện các yếu tố địa lý khác liên quan đến đất đai.

Bản đồ địa chính được thành lập theo đơn vị hành chính cơ sở xã,phường, thị trấn và thống nhất trong phạm vi cả nước Bản đồ địa chính đượcxây dựng trên cơ sở kỹ thuật và công nghệ ngày càng hiện đại, nó đảm bảo cungcấp thông tn không gian của đất đai, phục vụ công tác quản lý đất đai

Bản đồ địa chính là tài liệu cơ bản nhất của hồ sơ địa chính, mang tnhpháp lý cao phục vụ quản lý chặt chẽ đến từng thửa đất, từng chủ sử dụng đất.Bản đồ địa chính khác với bản đồ chuyên đề thông thường ở chỗ bản đồđịa chính thường xuyên cập nhật các thay đổi hợp pháp của đất đai, có thể cậpnhập hàng ngày hoặc theo định kỳ Hiện nay ở hầu hết các quốc gia trên thế giớingười ta hướng đến xây dựng bản đồ địa chính đa chức năng Vì vậy, bản đồ địachính còn có tính chất của bản đồ cơ bản quốc gia

Bản đồ địa chính được dùng làm cơ sở để thực hiện một số nhiệm vụtrong công tác quản lý nhà nước về đất đai như sau :

+ Thống kê đất đai ;

+ Giao đất sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp cho các hộ gia đình, cánhân và tổ chức ; tiến hành đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đấtsản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp

+ Đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và sở hữu nhà ở

+ Xác nhận hiện trạng và theo dõi biến động về quyền sử dụng đất

+ Lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, cải tạo đất, thiết kế xây dựngcác điểm dân cư, quy hoạch giao thông, thủy lợi

+ Lập hồ sơ thu hồi đất khi cần thiết

+ Giải quyết tranh chấp đất đai

Các yêu cầu cơ bản khi lập bản đồ địa chính :

+ Chọn tỷ lệ bản đồ địa chính phù hợp với vùng đất, loại đất

+ Bản đồ địa chính phải có hệ thống tọa độ thống nhất, có phép chiếu phùhợp để các yếu tố trên bản đồ biến dạng nhỏ nhất

+ Thể hiện đầy đủ và chính xác các yếu tố không gian như vị trí cácđiểm, đường đặc trưng, diện tích các thửa đất.

+ Các yếu tố pháp lý phải được điều tra, thể hiện chuẩn xác và chặt

chẽ Bản đồ địa chính được thành lập bằng các phương pháp :

+ Phương pháp đo vẽ trực tếp từ thực địa

+ Phương pháp đo ảnh hàng không kết hợp đo vẽ ngoài thực địa

+ Phương pháp biên tập, biên vẽ bổ sung trên nền bản đồ địa hình cùng tỷ lệ

1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới khống chế

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới trên thế giới

Ngoài hệ thống GPS được phát triển như đã trình bày ở trên, trên thế giớicòn phát triển các hệ thống định vị khác:

Hệ thống Châu Âu "Galileo"

Khởi động lần đầu vào năm 1999, dự án hệ thống dẫn đường vệ tinhGalileo của EU nhằm đưa châu Âu thoát khỏi của hệ thống định vị toàn cầu phụthuộc của Mỹ, để phá vỡ sự độc quyền hình thức Dự án sẽ khởi động với tổngcộng 30 vệ tinh, phủ sóng toàn cầu, tương thích với hệ thống GPS Hoa Kỳ, vớitổng vốn đầu tư 34 tỷ euro Sự khác biệt do các nước thành viên, kế hoạch đã

bị hoãn lại nhiều lần, châu Âu Galileo hệ thống dẫn đường vệ tinh sẽ hoạtđộng vào năm 2014 So với GPS Hoa Kỳ, "Galileo" hệ thống được nâng cao hơn

và đáng tn cậy hơn Hoa Kỳ cung cấp cho các nước khác để cung cấp tín hiệu

vệ tinh GPS chỉ có thể xác định vị trí tuyệt đối cỡ10 mét trên mặt đất, và

"Galileo" vệ tinh có thể phát hiện mục tiêutrên mặt đất cỡ 1 mét Như mộtchuyên gia quân sự nói rằng, hệ thống GPS, chỉ để tìm các đường phố, và

"Galileo", có thể tìm thấy một ngôi nhà [6]

Hệ thống Nga "GLONASS":

"GLONASS" được phát triển bởi việc triển khai riêng biệt của hệ thốngdẫn đường vệ tnh của Nga, dự án bắt đầu vào những năm 1970, có 22 vệ tinhGlonass của Nga trong quỹ đạo, nhưng chỉ có 16 trong hoạt động bình thường

Hệ thống này đòi hỏi phải có 18 vệ tinh để đáp ứng nhu cầu tiếp tục cung cấp